EP1039979B1 - Equipement de freinage electromagnetique d'un metal en fusion dans une installation de coulee continue - Google Patents

Equipement de freinage electromagnetique d'un metal en fusion dans une installation de coulee continue Download PDF

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EP1039979B1
EP1039979B1 EP98958286A EP98958286A EP1039979B1 EP 1039979 B1 EP1039979 B1 EP 1039979B1 EP 98958286 A EP98958286 A EP 98958286A EP 98958286 A EP98958286 A EP 98958286A EP 1039979 B1 EP1039979 B1 EP 1039979B1
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EP
European Patent Office
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inductor
casting
windings
braking
mold
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP98958286A
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German (de)
English (en)
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EP1039979A1 (fr
Inventor
Siebo Kunstreich
Marie-Claude Nove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rotelec SA
Original Assignee
Rotelec SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/114—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means
    • B22D11/115—Treating the molten metal by using agitating or vibrating means by using magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to the continuous casting of metals, in particular steel. It relates more particularly to the techniques consisting, using a field magnetic, to influence the circulation of the molten metal upon its arrival in the continuous casting ingot mold.
  • Electromagnetic convection involves washing the forehead solidification by a forced current of molten liquid metal, from bottom to top for example, which takes with it, towards the meniscus, non-metallic inclusions which otherwise would be trapped by this front.
  • This current of liquid metal is created by a magnetic field sliding, generally produced by a multi-winding inductor such as a motor stator linear polyphase (bi or three-phase) arranged parallel and opposite a large face of the slab in an ingot mold (BF 2 358 222 and BF 2 358 223).
  • An inductor of this type is conventionally made up of electrical windings whose conductors feel conformed regularly spaced parallel bars, or in coils of wire, housed in teeth of a magnetic yoke and mounted in pairs in series-opposition. Each winding is connected to a different phase of a polyphase power supply, namely, three-phase or two-phase, according to a connection order ensuring the desired sliding of the magnetic field along the inductor in a direction perpendicular to the conductors.
  • This type of multi-winding inductor capable of producing a magnetic field sliding by coupling with a polyphase supply, is widely described in the electrotechnical literature.
  • electrostatic braking in which the present invention, on the other hand, consists of acting directly on the or the metal arrival jets in mold.
  • the aim is thus to limit the depth of penetration, as well as to attenuate the recirculation movements induced by the liquid metal and therefore to tend towards obtaining a meniscus without agitation, as calm and flat as possible.
  • the functioning of such brake follows the well-known principle of eddy brake: when a liquid metal in movement (more generally an electrically conductive fluid) passes through a field static magnetic, it undergoes a contrarian force from it, the intensity of which depends on the field strength and the speed of the metal.
  • an electromagnetic brake for continuous casting mold for slabs consisting essentially of two electromagnets with salient poles facing each other and other large walls of the mold and of opposite polarity so as to create between the poles of the crossing magnetic lines of force.
  • the electromagnets are positioned in the upper part of the mold in order to intercept the metal jet as soon as it arrives in the mold. It should be noted that, strictly speaking, the liquid steel arriving in ingot mold and subject to such a field is not really slowed down, but rather redirected and distributed in the volume available nearby. Indeed, overall the metal flow flow, therefore the speed of flow of the product, are notably not changed by the brake. This in fact acts as a flow distributor giving greater homogeneity of the flow velocity map at the top of the mold.
  • braking electromagnetic is therefore strictly unfit, but it will continue to be used in the suite for convenience to comply with common usage.
  • a brake of this type is described for example in document EP-A-0 040 383, recommending the use of four electromagnets paired in pairs in pairs arranged opposite each other on the large faces of an ingot mold for continuous casting of slabs, a pair being placed on each side a pouring nozzle having two lateral outlets for the outlet of the supply jets directed towards the small faces of the mold.
  • PCT document WO 92/12814 proposes to reinforce the braking effect by replacing the two electromagnets on each large face with a magnetic bar making the whole width of the mold and to locate in height this bar at the level of the lateral outlet vents of the pouring nozzle in order to perform a braking action permanent throughout the propagation of the jet coming from each nozzle of the nozzle in direction of the small faces.
  • the PCT document WO 96/26029 teaches to have, not one, but two magnetic bars per side, located at high levels different, one below the other on either side of the nozzle outlet openings so as to form a magnetic confinement of the jet area to isolate it hydrodynamically from the rest of the volume of liquid metal present in the mold.
  • the conditions for the flow of liquid metal in the ingot mold can vary markedly from one casting to another, even during the same casting, depending on various parameters, such as casting speed, immersion depth of the nozzle, the shape of its gills giving the direction of the jet, the width of the mold, if this is of the variable width type, etc ... Therefore, if we want to optimize the areas of action of the magnetic field in an ingot mold according to these parameters, this cannot be done without moving the inductor along the large faces of the mold, which is impracticable in practice.
  • the object of the invention is to provide steelmakers with a means for easily modifying and without delay the areas of action of an electromagnetic brake in the casting mold continues so that they can constantly adjust their location to the conditions precise details of the casting to come, or of the casting in progress, simply by adjusting the power supply parameters, therefore without requiring any intervention on the machine casting and in particular without having to modify the position of the inductor.
  • the invention relates to electromagnetic braking equipment of a molten metal within a continuously cast product, in particular a slab, comprising an electrical supply and, connected to said supply, at least one electromagnetic inductor of the “polyphase stator with sliding magnetic field” type intended to be mounted on the casting installation opposite one side of the product being casting, said inductor having two or three phase windings, characterized equipment in that said electrical supply consists of two, respectively three, elementary direct current power supplies adjustable in current intensity each independently of the others, and in that each of said electrical supplies elementary is connected to one and only one of said phase windings of the inductor.
  • the invention consists in associating an inducer of type "linear motor stator with sliding magnetic field" -whose design and structure are widely known for a long time and which we also know well the use in continuous casting of slabs as a means of setting the molten metal in motion depending on the height of the mold (see for example GB 1507444 and 1542316) with a battery individual direct current power supplies, independently adjustable from one others and each coupled with a winding of the inductor and it alone to create a static magnetic field which is adjustable in location (and of course also in intensity) depending on the height or width of the large faces of the mold (more generally elsewhere on any chosen place of metallurgical height, but where the cast product still contains a fair amount of non-solidified liquid metal) by selectively activating the windings of the inductor by simply adjusting the operating parameters of these elementary power supplies, namely in fact the intensity of the electric currents they deliver.
  • These settings can be made instantly, during casting itself even if desired, away from the casting machine, in
  • the stirring inductor 1 shown in Figure 1 has functions and effects on the liquid metal flows completely different from those of the brake device invention, but it serves as a sort of framework for the constitution of the latter. he therefore presents with him close analogies of constitution. Also, a few reminders concerning and concerning its mode of operation will facilitate the understanding of the invention.
  • This sliding field static inductor consists by electrical conductors, here rectilinear copper bars 2, 3, 4 and 5, housed in regularly spaced parallel notches (or teeth) in a cylinder head magnetic 6. These bars are thus arranged parallel to each other, being spaced apart regularly from each other by a distance which makes it possible to define the polar pitch of the inductor.
  • the inductor is of the two-phase stator type. It involves effect four conductive bars electrically mounted two by two, in pairs in series-opposition, that is to say connected by their ends located on the same side of the inductor (at right in the figure) so that the electric current flows there in opposite directions.
  • Each pair of bars, 2-4 or 3-5 forms a winding whose free ends (at left in the figure) are connected, in the order shown in the figure, to the terminals of a two-phase power supply 7, the two phases of which are conventionally identified by the letters U, V, and the neutral by the letter N.
  • the inductor 1 When the inductor 1 is supplied by an alternating current supply, the electrical installation diagram of which is that shown in FIG. 1, the electric current flowing through the bars 2, 3, 4, 5 produces a magnetic field perpendicular to the plane of the figure and sliding from one bar to the next in the direction perpendicular to the orientation of the bars (represented by the arrow V B in the figure), namely from top to bottom, and this, at speed (iela frequency of the current ) with which the intensity of the supply current reaches its maximum successively from bar 2 to bar 5.
  • the small “cartridge” diagram on the left of the figure shows, using the trigonometric circle, the 'dynamic organization of the two phases which will make it easier to understand what has just been said if we go through this circle clockwise.
  • a stirring inductor of this kind can easily find its place within an ingot mold for continuous casting of slabs for example, and numerous documents, in particular in the form of patent applications, describe such a use.
  • the inductive device of Figure 1 must be modified from so that it produces, no longer a moving magnetic field, but a stationary field permanent located in a chosen location of the inductor, but changeable at will.
  • This static field will therefore be produced from a DC power supply.
  • he is therefore analogous to that produced by known electromagnetic braking devices in a continuous casting mold, but its working range can be adjusted in position on the mold height (or width, depending on the mounting method adopted) without no intervention on the casting installation.
  • this modification consists in replacing the two-phase supply 7 by two direct current supplies 8 and 9, individual and independent of each other, their only common point being their neutral N, set common for convenience.
  • These power supplies are each provided with means of adjustment of the intensity of the currents they deliver.
  • These adjustment means known by themselves and quite usual in this area, so have been simply illustrated by the respective elements 10 and 11 in the figures.
  • the inductor 1 has not undergone any modification; the connections between conductors defining the windings A and B remain unchanged.
  • the equipment according to the invention is in working order as soon as each of the windings A and B of inductor 1 is connected to one of its two power supplies elementary and alone.
  • the winding A is connected to supply 8
  • winding B is connected to supply 9.
  • braking equipment of the invention is in fact applicable also under the mold, therefore usable, more generally, on a product of continuous casting, for example a steel slab, the interior of which is still in good condition liquid.
  • Figure 3 showing precisely the installation of the inductor of the braking equipment according to the invention on a large face of a mold 12 for continuous casting of steel slabs 13.
  • the two large opposite faces of the mold can be equipped with two inductors identical arranged opposite one another on either side of the cast product and extending each over substantially the entire width of the mold.
  • the rest of the presentation will show that, depending on the choice of polarities on one of the inductors compared to the other in vis-à-vis, we can promote the braking effect through the entire thickness of the product sunk (configuration of field called "crossing"), or locate it near the skin only (so-called “longitudinal” field configuration).
  • An ingot mold for continuous casting of slabs is essentially constituted, as we know, by an assembly of four vertical plates, in copper or copper alloy, two large plates 14 and 15, called “large faces", supplemented by two plates in end 16 and 17 closing the ends, called “small faces”. These plates define between they a bottomless pouring space for molten metal 18 coming in from above using a nozzle 19 mounted in the bottom of a distributor 20 placed above. energetically cooled externally by vigorous circulation of water to ensure the heat extraction necessary for the formation of a skin of solidified metal in contact with them thick enough to allow the extraction of the product poured into good operating conditions.
  • the molten metal is poured into the mold by the nozzle 19, of which the lower end, provided with lateral outlet openings 21, 21 ', plunges into the mass of molten steel during casting already present in the mold.
  • These outlet gills side each deliver a jet of molten metal 27 and 27 'directed towards the small faces of the ingot mold, and in the vicinity of which there is a separation between a main flow descendant 28, responsible for the in-depth training of non-metallic inclusions, and a rising flow 28 'coming to agitate the meniscus 22. It is on these jets 27 and 27' that go act the braking means according to the invention.
  • the inductor 1 previously described is mounted opposite a large face 14 of the mold with an orientation such that the bars conductive 2 to 5 are horizontal, the pouring axis X being vertical.
  • the direct current which it delivers in the winding A forms a current loop located in the upper half of inductor 1 (therefore of the mold) and in which the current electric crosses the busbar 2 from left to right, then the bar 4 from right to left.
  • a field is thus created in the area defined by the area of this current loop magnetic Bu stationary, directed perpendicular to the plane of the winding, which the occurrence is also that of the figure.
  • this inductor 1 is able to play a brake role acting on the flows of molten metal entering the ingot mold, like known devices electromagnetic braking. But now we have the decisive advantage of ability to adjust the location of the pole at any time over the height of the mold magnetic brake field, without having to move any part of the inductor, simply by acting on the adjustment of the power supplies.
  • a precise location of the magnetic pole of the braking field at the top of the mold can indeed be optimal under certain conditions and be less suitable than another if, from one pour to the next or to the even during casting, we change casting parameters, such as the depth immersion of the nozzle 19, the level of the meniscus 22 in the mold, the speed of casting, etc ... We are then led to want to modify the position of this pole on the height of the ingot mold. As we have just seen, thanks to the device of the invention, this becomes very easy since it suffices to act on the adjustment of the electrical operating parameters of food.
  • the braking inductor according to the invention may concern only a fraction of this width. For example, only the central part can be concerned, or only the lateral parts on either side of the nozzle 19, or again, as already said with reference to FIG. 4, the entire width but by independent successive action areas using several inducers juxtaposed. It is then possible to adjust the intensity of the action of braking at the magnetic pole differently depending on the width of the slab being cast simply by using electrical supply currents with intensities different in each inductive module thus formed. Likewise, it is possible to position the magnetic brake pole on different height levels depending on whether one is in the center or rather on the sides of the large face of the mold. Likewise again, it thus becomes possible in a mold with variable format to adapt the zone of action of the magnetic braking field across the width of the product being poured.
  • K a chosen constant, representative of the desired braking force at the location of the magnetic pole of each inductor, the maximum value of which is limited by the maximum intensity of the electric current delivered by elementary power supplies 8, 9 ...
  • an inductor 1 or 1 'of the braking equipment according to the invention can be mounted opposite each of the large faces of the mold. It is then possible, by playing on the polarities of the active windings at the same time, and on the other side of the cast slab, to reinforce the braking action in the center of the cast product, or to concentrate it in the vicinity of the skin.
  • These provisions are the subject of Figures 6 and 7 on which inductor 1 has been designated by the index "a" to distinguish it from the inductor matched on the other side of the mold and referenced under the index "b".
  • the fields the same orientation on the two inductors facing each other will strengthen mutually in the "through” direction and therefore will reinforce the braking action in the core of the cast metal (fig. 6), while opposite magnetic fields will contradict each other in the heart of the metal and will consequently concentrate their braking action at the periphery of the cast metal necessarily taking a "field” configuration longitudinal "(fig. 7).
  • the inductor 1a 1 can be mounted in a mold with its conductive bars 2 ... 5 oriented parallel to the casting axis X, that is to say vertically, instead of horizontally. At a given height level, it is then possible to modify the location of the braking action of the magnetic field over the half-width of the cast product with the desired precision along the propagation of the metal jet 27 coming from the hearing 21 of the casting nozzle 19. By then implementing two such inductors 1a 1 and 1a 2 with vertical conductors placed on a large face of the ingot mold on either side of the nozzle 19, there is any latitude to adjust with precision the position of the magnetic braking poles at the desired distance from each of the outlet openings 21 and 21 'of the nozzle.
  • Figure 9 shows the setting mode of equipment with two pairs of inductors of this type ensuring a braking effect along the entire thickness of the cast product 13.
  • the principle of such an adjustment is extremely simple. In active windings facing each other, it suffices that the electric current flows in the same direction in the conductors facing each other on each side of the cast product. In these conditions indeed, the magnetic fields produced by these windings in the metal poured liquid add up; the main lines cross the product well perpendicular to its wall without deviating from their initial trajectory taken at the level of inducers. We are then in a so-called "through field” configuration which provides a braking effect depending on the thickness of the product poured and therefore in particular in the center.
  • Figure 10 shows this same equipment but adjusted on the contrary to maximize the skin braking action of the cast product. To this end, it suffices, as we see, to reverse the direction of the current in one of the two active windings facing each other, so that the magnetic fields produced by these two windings are opposed.
  • induction magnetic is minimal in the center of the product, because its lines of force are strongly deflected 90 ° in the central median plane of the product from their initial direction taken at the level of the inductors.
  • the braking effect will then be maximum against the solidification front of the metal poured in places located precisely opposite the activated windings of inductors.
  • inductors can be used juxtaposed along the width of the large face of the mold and having between them different orientations of their conductors, electric.
  • the conductors of the latter are oriented horizontally, that is to say perpendicular to the casting axis X, in order to be able to adjust the height of the location of its magnetic braking pole at the place of arrival of the cast metal in an ingot mold.
  • the conductors of the lateral inductors are oriented vertically to be able to adjust according to the width of the large face the location of their magnetic braking pole near the small faces of the mold.
  • these relative provisions can be reversed in order to be able to adjust in height in the vicinity of the small faces and a width adjustment in the vicinity of the arrival of the metal in ingot mold.
  • Each phase U, V, W of the power supply (three-phase in the example considered) is built according to this mode.
  • the inverter ensures compliance with the phase shifts between the phases produced by group 30 and all phases of feeding are made available to use by means of a connection box 33 provided with a common neutral N.
  • the putting into operation of such an electrical supply to supply the windings of the braking device shown diagrammatically at 34, at the rate of a phase by winding consists in setting the inverter 28 to zero frequency, proceeding to such settings at selected times so that the intensities of the currents in each phase are at these moments those which one wishes to obtain in the windings connected to these phases.

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Description

La présente invention a trait à la coulée continue des métaux, notamment de l'acier. Elle concerne plus particulièrement les techniques consistant, à l'aide d'un champ magnétique, à influer sur la circulation du métal en fusion lors de son arrivée dans la lingotière de coulée continue.
On sait que le jet d'arrivée du métal en fusion dans la lingotière crée au sein de celle-ci une perturbation hydrodynamique souvent à l'origine de défauts observés ensuite sur le produit coulé laminé. D'une part, le jet entraíne avec lui en profondeur dans le coeur liquide du produit en cours de coulée des inclusions non-métalliques qui ont du mal ensuite à s'éliminer par décantation naturelle sur le ménisque (surface libre du métal en fusion dans la lingotière). Ce phénomène général est plus marqué encore sur les machines de coulée de type "courbe" ou "semi courbe", comme c'est le cas pour la coulée de produits à large section, les brames notamment, dans lesquelles le front de solidification de l'intrados du produit coulé forme alors un obstacle à l'ascension des inclusions qui s'accumulent à cet endroit. D'autre part, les recirculations de métal liquide induites par le jet au sein de la lingotière se traduisent entre autres par des remous remontant qui agitent le ménisque de façon aléatoire, d'autant plus vigoureusement d'ailleurs que l'on coule à vitesse élevée (i.e. au dessus de 1.5 m/mn environ pour fixer les idées). De telles instabilités en surface sont responsables d'irrégularités de solidification de la première peau du produit coulé selon le pourtour de la lingotière que l'on sait être à l'origine de défauts gênants, voire rédhibitoires sur le produit final (boursouflures, exfoliations, etc...).
Face au problème posé par cette perturbation hydrodynamique due au jet, l'aciériste dispose aujourd'hui de deux voies de réponse, faisant appel chacune aux outils disponibles de la magnétohydrodynamique adaptés à la coulée continue des métaux. L'une, plutôt "curative", vise à en réduire les effets sur la qualité métallurgique du produit obtenu: la convection (ou brassage) électromagnétique. L'autre, de nature préventive, s'emploie à contrecarrer cette perturbation: le freinage électromagnétique.
La convection électromagnétique consiste à provoquer un lavage du front de solidification par un courant forcé de métal liquide coulé, de bas en haut par exemple, qui emporte avec lui, en direction du ménisque, les inclusions non-métalliques qui sinon seraient piégées par ce front. Ce courant de métal liquide est créé par un champ magnétique glissant, généralement produit par un inducteur pluri-enroulements de type stator de moteur linéaire polyphasé (bi ou triphasé) disposé parallèlement et en regard d'une grande face de la brame en lingotière (BF 2 358 222 et BF 2 358 223). Un inducteur de ce type est classiquement constitué d'enroulements électriques dont les conducteurs sent conformés en barres parallèles régulièrement espacées, ou en bobines de fils, logées dans des dents d'une culasse magnétique et montées par paires en série-opposition. Chaque enroulement est connecté à une phase différente d'une alimentation électrique polyphasée, à savoir, triphasée ou biphasée, selon un ordre de branchement assurant le glissement recherché du champ magnétique le long de l'inducteur selon une direction perpendiculaire aux conducteurs. Ce type d'inducteur pluri-enroulements, apte à produire un champ magnétique glissant par couplage avec une alimentation polyphasée, est largement décrit dans la littérature électrotechnique.
La technique du "freinage électromagnétique", dans laquelle s'inscrit la présente invention, consiste en revanche à agir directement sur le, ou les jets d'arrivée du métal en lingotière. On vise ainsi à en limiter la profondeur de pénétration, de même qu'atténuer les mouvements de recirculation induits du métal liquide et donc à tendre vers l'obtention d'un ménisque sans agitation, le plus calme et le plus plat possible. Le fonctionnement d'un tel frein suit le principe bien connu du frein de Foucault: quand un métal liquide en mouvement (plus généralement un fluide électro-conducteur) passe dans un champ magnétique statique, il subit de la part de celui-ci une force contrariante, dont l'intensité dépend de celle du champ et de la vitesse du métal.
On connaít un frein électromagnétique pour lingotière de coulée continue de brames constitué pour l'essentiel de deux électro-aimants à pôles saillants se faisant face de part et d'autre des grandes parois de la lingotière et de polarité opposée de manière à créer entre les pôles des lignes de force magnétiques traversantes. Les électro-aimants sont positionnés dans la partie haute de la lingotière afin d'intercepter le jet de métal dès son arrivée dans la lingotière. Il convient de souligner que, à proprement parler, l'acier liquide arrivant en lingotière et soumis à un tel champ n'est pas réellement freiné, mais plutôt réorienté et réparti dans le volume disponible à proximité. En effet, globalement le débit de métal coulé, donc la vitesse de coulée du produit, ne sont heureusement pas modifiés par le frein. Celui-ci agit en fait comme un répartiteur de débit conférant une plus grande homogénéité de la carte des vitesses de l'écoulement dans le haut de la lingotière. Le terme de "freinage" électromagnétique est donc en toute rigueur impropre, mais il continuera à être utilisé dans la suite par commodité pour se conformer à l'usage commun. Un frein de ce type est décrit par exemple dans le document EP-A-0 040 383, préconisant l'usage de quatre électro-aimants couplés deux à deux par paires disposés l'un en regard de l'autre sur les grandes faces d'une lingotière de coulée continue de brames, une paire étant placée de chaque côté d'une busette de coulée présentant deux ouïes latérales de sortie des jets d'alimentation dirigées vers les petites faces de la lingotière.
Le document PCT WO 92/12814 propose de renforcer l'effet de freinage en remplaçant sur chaque grande face les deux électro-aimants par un barreau magnétique faisant toute la largeur de la lingotière et de situer en hauteur ce barreau au niveau des ouïes latérales de sortie de la busette de coulée afin de réaliser une action de freinage permanente tout du long de la propagation du jet sortant de chaque ouïe de la busette en direction des petites faces.
Plus récemment, le document PCT WO 96/26029 enseigne de disposer, non pas d'un, mais deux barreaux magnétiques par face, localisés à des niveaux en hauteur différents, l'un en dessous de l'autre de part et d'autre des ouïes de sortie de la busette de manière à former un confinement magnétique de la zone du jet pour l'isoler hydrodynamiquement du reste du volume de métal liquide présent en lingotière. Cependant, comme on le sait, les conditions d'écoulement du métal liquide en lingotière peuvent varier de façon marquée d'une coulée à l'autre, voire au cours d'une même coulée, en fonction de divers paramètres, comme la vitesse de coulée, la profondeur d'immersion de la busette, la forme de ses ouïes donnant la direction du jet, la largeur de la lingotière, si celle-ci est du type à largeur variable, etc.... Dès lors, si l'on désire optimiser les zones d'action du champ magnétique en lingotière en fonction de ces paramètres, cela ne peut être fait sans déplacer l'inducteur le long des grandes faces de la lingotière, ce qui est irréalisable en pratique.
Le but de l'invention est de procurer aux aciéristes un moyen pour modifier aisément et sans délai les zones d'action d'un frein électromagnétique en lingotière de coulée continue de manière à pouvoir ajuster en permanence leur localisation aux conditions précises de la coulée à venir, ou de la coulée en cours, simplement en réglant les paramètres de l'alimentation électrique, donc sans nécessiter d'intervention sur la machine de coulée et notamment sans avoir à modifier la position du, ou des inducteurs.
A cet effet, l'invention a pour objet un équipement de freinage électromagnétique d'un métal en fusion au sein d'un produit coulé en continu, en particulier une brame, comprenant une alimentation électrique et, connecté à ladite alimentation, au moins un inducteur électromagnétique de type «stator polyphasé à champ magnétique glissant » destiné à être monté sur l'installation de coulée en regard d'une face du produit en cours de coulée, ledit inducteur ayant deux ou trois enroulements de phase, équipement caractérisé en ce que ladite alimentation électrique est constituée de deux, respectivement trois, alimentations élémentaires à courant continu réglables en intensité de courant chacune indépendamment des autres, et en ce que chacune desdites alimentations électriques élémentaires est connectée à un et à un seul desdits enroulements de phase de l'inducteur.
Comme on l'aura sans doute compris, l'invention consiste à associer un inducteur de type "stator de moteur linéaire à champ magnétique glissant"-dont la conception et la structure sont largement connus de longue date et dont on connaít bien aussi l'utilisation en coulée continue de brames en tant que moyen de mise en mouvement du métal en fusion selon la hauteur de la lingotière (cf.par exemple GB 1507444 et 1542316) avec une batterie d'alimentations individuelles à courant continu, réglables indépendamment les unes des autres et couplée chacune avec un enroulement de l'inducteur et lui seul afin de créer un champ magnétique statique qui soit réglable en localisation (et bien entendu également en intensité) selon la hauteur ou la largeur des grandes faces de la lingotière (plus généralement d'ailleurs sur un endroit quelconque choisi de la hauteur métallurgique, mais là où le produit coulé contient encore passablement de métal liquide non solidifié à coeur) en activant de manière sélective les enroulements de l'inducteur par simple réglage des paramètres de fonctionnement de ces alimentations élémentaires, à savoir en fait l'intensité des courants électriques qu'elles délivrent. Ces réglages sont réalisables instantanément, pendant la coulée elle même si on le souhaite, à distance de la machine de coulée, en toute sécurité pour les opérateurs, et de manière totalement transparente, c'est-à-dire sans risque de perturbation, même minime, du bon déroulement de l'opération de coulée.
Ainsi, l'invention a également pour objet un procédé de freinage électromagnétique d'un métal liquide au sein d'un produit coulé en continu, selon lequel on met en oeuvre un champ magnétique permanent agissant sur le métal liquide pour freiner son écoulement, ledit champ étant créé par un équipement de freinage à inducteur électromagnétique pluri-enroulement du type «stator polyphasé à champ magnétique glissant » couplé à des alimentations électriques élémentaires à courant continu réglables individuellement conformément à l'équipement défini ci-avant, caractérisé en ce que, dans le but de régler, en fonction des conditions de coulée, la position du, ou des pôles magnétiques dudit inducteur sans déplacement de celui-ci, on effectue un réglage des intensités Ii des courants électriques parcourant les enroulements de l'inducteur l'aide d'un facteur ϕ variable entre 0 et π radians de manière que, à chaque instant, I1 = K cos ϕ et I2 = K sin ϕ en cas d'un inducteur à deux enroulements, et I1 = K sin ϕ, I2 = K sin (ϕ+2π/3) et I3 = K sin (ϕ+4π/ 3) en cas d'un inducteur à trois enroulements, K étant une constante représentative de la force de freinage voulue à l'endroit du, ou des pôles magnétiques de l'inducteur, et dont la valeur maximale est limitée par l'intensité maximale du courant électrique délivrable par chaque alimentation électrique élémentaire.
L'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages apparaítront plus clairement au vu de la description qui suit donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif de réalisation en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles:
  • la figure 1 représente schématiquement un inducteur électromagnétique biphasé de type connu pour brasser le métal coulé dans une lingotière de coulée continu et dont des éléments vont se retrouver dans l'équipement de freinage selon l'invention;
  • la figure 2 représente schématiquement un équipement de freinage électromagnétique selon l'invention dans une forme de réalisation bi-enroulements analogue à celle de l'inducteur de brassage bi-phasé connu de la figure 1;
  • la figure 3 représente un inducteur de l'équipement de freinage selon l'invention conforme à la figure 2 tel qu'il apparaít quand il est monté dans le corps d'une lingotière de coulée continue de brames d'acier selon un premier mode de réalisation à réglage en hauteur de l'action de freinage;
  • la figure 4 représente une variante de l'installation de la figure 3, selon laquelle la structure de l'inducteur de freinage est partitionnée selon la largeur de la lingotière;
  • les figures 5a et 5b illustrent chacune un mode de mise en oeuvre de l'équipement de freinage conforme à l'invention dans une forme différente de réalisation de l'inducteur;
  • la figure 6 est une vue schématique, en coupe verticale transversale passant par l'axe de coulée X de la figure 3, de l'équipement selon la figure 3 illustrant un mode de réglage de cet équipement;
  • la figure 7 est une vue analogue à la figure 6 mais illustrant un autre mode de réglage de l'équipement de freinage selon l'invention;
  • la figure 8, à rapprocher de la figure 3, représente un équipement de freinage selon l'invention monté sur une lingotière de coulée continue de brames d'acier selon un second mode de réalisation à réglage de l'action de freinage sur la largeur de la lingotière;
  • la figure 9 illustre, vu schématiquement de dessus et en coupe selon le plan A-A de la figure 8, un mode de réglage de l'équipement de freinage montré sur la figure 8;
  • la figure 10 illustre, selon les mêmes dispositions que la figure 9, un autre mode de réglage de cet équipement;
  • la figure 11 représente schématiquement une variante de réalisation d'une alimentation électrique de l'invention;
  • la figure 12, à rapprocher des figures 8 et 4, représente un équipement de freinage selon l'invention monté sur une lingotière de coulée continue de brames d'acier selon un troisième mode de réalisation à réglage d'une action conjuguée de freinage sur la largeur et sur la hauteur de la lingotière.
Sur ces figures, les mêmes éléments sont désignés sous des références identiques.
L'inducteur de brassage 1 montré sur la figure 1 a des fonctions et des effets sur les écoulements du métal liquide complètement différents de ceux du dispositif de frein de l'invention, mais il sert en quelque sorte d'ossature à la constitution de ce dernier. Il présente donc avec lui d'étroites analogies de constitution. Aussi, quelques rappels le concernant et concernant son mode de fonctionnement faciliteront la compréhension de l'invention.
La partie active principale de cet inducteur statique à champ glissant est constituée par des conducteurs de l'électricité, ici des barres rectilignes en cuivre 2, 3, 4 et 5, logées dans des encoches (ou dents) parallèles régulièrement espacées ménagées dans une culasse magnétique 6. Ces barres sont ainsi disposées parallèlement entre elles en étant écartées régulièrement l'une de l'autre d'une distance qui permet de définir le pas polaire de l'inducteur.
Dans l'exemple considéré, l'inducteur est du type stator bi-phasé. Il comporte à cet effet quatre barres conductrices montées électriquement deux à deux, par paires en série-opposition, c'est-à-dire reliées par leurs extrémités situées du même côté de l'inducteur (à droite sur la figure) de manière que le courant électrique y circule dans des sens opposés. Chaque paire de barres, 2-4 ou 3-5, forme un enroulement dont les extrémités libres (à gauche sur la figure) sont connectées, selon l'ordre montré sur la figure, aux bornes d'une alimentation biphasée 7, dont les deux phases sont repérées classiquement par les lettres U, V, et le neutre par la lettre N. Ces extrémités libres sont désignées par les mêmes lettres, U ou V, que celles de la phase qui les alimente, en distinguant les extrémités d'arrivée, des extrémités de retour du courant dont la lettre est surmontée d'un trait horizontal, conformément à l'usage. Ces enroulements, comme on le voit, sont ici de type "imbriqués", car les barres couplées formant un enroulement ne sont pas des barres voisines, mais séparées par une barre de l'autre enroulement. Ainsi, la barre 2 est reliée à la barre 4 pour former l'enroulement A, et la barre 3 est reliée à la barre 5 pour former l'autre enroulement B. Des dispositions analogues se retrouvent dans le cas d'un inducteur de type stator triphasé, l'imbrication des trois enroulements s'obtenant alors, comme on le sait, par un saut de séparation entre barres couplées, non pas d'une, mais de deux barres appartenant chacune à l'un et l'autre des deux autres enroulements.
Lorsque l'inducteur 1 est alimenté par une alimentation en courant alternatif dont le schéma de montage électrique est celui montré sur la figure 1, le courant électrique parcourant les barres 2, 3, 4, 5 produit un champ magnétique perpendiculaire au plan de la figure et glissant d'une barre à la suivante dans la direction perpendiculaire à l'orientation des barres (représentée par la flèche VB sur la figure), à savoir du haut vers le bas, et ce, à la vitesse (i.e.la fréquence du courant) avec laquelle l'intensité du courant d'alimentation atteint son maximum successivement de la barre 2 jusqu'à la barre 5. Le petit schéma "en cartouche" sur la gauche de la figure montre, à l'aide du cercle trigonométrique, l'organisation dynamique des deux phases qui fera au besoin comprendre simplement ce qui vient d'être dit si on parcourt ce cercle dans le sens horaire. Un inducteur de brassage de ce genre peut aisément trouver sa place au sein d'une lingotière de coulée continue de brames par exemple, et de nombreux documents, notamment sous forme de demandes de brevets, décrivent une telle utilisation.
L'invention, dont la description va suivre maintenant, s'accorde parfaitement avec ce qui vient d'être dit en termes de structure d'inducteur, de couplage des conducteurs pour former les enroulements ou d'intégration de l'inducteur sur une machine de coulée continue.
Pour réaliser l'équipement de freinage électromagnétique selon l'invention, tel que représenté sur la figure 2, le dispositif inductif de la figure 1 doit être modifié de façon qu'il produise, non plus un champ magnétique mobile, mais un champ stationnaire permanent localisé en un endroit choisi de l'inducteur, mais modifiable à volonté. Ce champ statique sera donc produit à partir d'une alimentation électrique à courant continu. Il est donc analogue à celui produit par les dispositifs connus de freinage électromagnétique en lingotière de coulée continue, mais sa zone d'action peut être réglée en position sur la hauteur de la lingotière (ou sur la largeur, selon le mode de montage adopté) sans intervention aucune sur l'installation de coulée.
Comme on le voit sur la figure 2, cette modification consiste à remplacer l'alimentation biphasée 7 par deux alimentations à courant continu 8 et 9, individuelles et indépendantes l'une de l'autre, leur seul point commun pouvant être leur neutre N, mis en commun pour raison de commodité. Ces alimentations sont dotées chacune de moyens de réglage de l'intensité des courants qu'elles délivrent. Ces moyens de réglage, connus par eux-mêmes et tout à fait habituels dans ce domaine, ont donc été simplement illustrés par les éléments respectifs 10 et 11 sur les figures. L'inducteur 1 n'a subi aucune modification; les liaisons entre conducteurs définissant les enroulements A et B demeurent inchangées.
L'équipement selon l'invention est en état de fonctionnement dès que chacun des enroulements A et B de l'inducteur 1 est connecté à l'une de ses deux alimentations élémentaires et à elle seule. Dans l'exemple illustré sur la figure 2, l'enroulement A est connecté à l'alimentation 8, et l'enroulement B est connecté à l'alimentation 9.
Appliqué à une lingotière de coulée continue, un tel équipement produit alors l'effet de freinage recherché pour réduire la profondeur de pénétration du jet et ses effets indésirables sur la qualité interne du produit coulé obtenu après solidification complète. On notera d'ailleurs que l'équipement de freinage de l'invention est en fait applicable également sous la lingotière, donc utilisable, de manière plus générale, sur un produit de coulée continue, une brame d'acier par exemple, dont l'intérieur est encore à l'état bien liquide.
A ce stade de l'exposé, il convient de se reporter à la figure 3 montrant justement la mise en place de l'inducteur de l'équipement de freinage selon l'invention sur une grande face d'une lingotière 12 de coulée continue de brames d'acier 13. Bien entendu, les deux grandes faces opposées de la lingotière peuvent être ainsi équipées par deux inducteurs identiques disposés en regard l'un de l'autre de part et d'autre du produit coulé et s'étendant chacun sur sensiblement la totalité de la largeur de la lingotière. La suite de l'exposé montrera que, selon le choix des polarités sur l'un des inducteurs par rapport à l'autre en vis-à-vis, on peut favoriser l'effet de freinage au travers de toute l'épaisseur du produit coulé (configuration de champ dit « traversant »), ou le localiser au voisinage de la peau uniquement (configuration de champ dit « longitudinal »).
Une lingotière de coulée continue de brames est essentiellement constituée, comme on le sait, par un assemblage de quatre plaques verticales, en cuivre ou alliage de cuivre, deux grandes plaques 14 et 15, appelées "grandes faces", complétées par deux plaques en bout 16 et 17 fermant les extrémités, dites "petites faces". Ces plaques définissent entre elles un espace de coulée sans fond pour le métal en fusion 18 arrivant par le dessus à l'aide d'une busette 19 montée dans le fond d'un répartiteur 20 placé au dessus.Elles sont énergiquement refroidies extérieurement par une vigoureuse circulation d'eau pour assurer l'extraction de chaleur nécessaire à la formation d'une peau de métal solidifié à leur contact suffisamment épaisse pour permettre l'extraction du produit coulé dans de bonnes conditions opératoires. Le métal en fusion est déversé en lingotière par la busette 19 dont l'extrémité inférieure, pourvue d'ouïes de sortie latérales 21, 21', plonge dans la masse d'acier en fusion en cours de coulée déjà présente dans la lingotière. Ces ouïes de sortie latérale délivrent chacune un jet de métal en fusion 27 et 27' dirigé vers les petites faces de la lingotière, et au voisinage desquelles s'opère une séparation entre un flux principal descendant 28, responsable de l'entraínement en profondeur d'inclusions non-métalliques, et un flux remontant 28' venant agiter le ménisque 22. C'est sur ces jets 27 et 27' que vont agir les moyens de freinage selon l'invention.
Dans l'exemple illustré par la figure 3, l'inducteur 1 précédemment décrit est monté en regard d'une grande face 14 de la lingotière avec une orientation telle que les barres conductrices 2 à 5 soient horizontales,l'axe de coulée X étant lui vertical. Dans ces conditions, si l'on se réfère à nouveau également à la figure 2 pour considérer uniquement pour l'instant l'alimentation 8, le courant continu qu'elle délivre dans l'enroulement A (son intensité étant réglée par ses moyens de réglage 10) forme une boucle de courant située dans la demi partie haute de l'inducteur 1 (donc de la lingotière) et dans laquelle le courant électrique parcourt la barre conductrice 2 de gauche à droite, puis la barre 4 de droite à gauche. Il se crée ainsi dans la zone définie par l'aire de cette boucle de courant, un champ magnétique Bu stationnaire, dirigé perpendiculairement au plan de l'enroulement, qui en l'occurrence est aussi celui de la figure. On comprend que se forme ainsi dans la partie haute de la lingotière, et selon toute la largeur de celle-ci, un champ magnétique stationnaire Bu perpendiculaire à la direction de coulée X et perpendiculaire au plan de distribution des vitesses de propagation des jets de métal 27, 27' et dont l'intensité maximale se situe au centre de l'enroulement A, c'est-à-dire à la hauteur de la barre passive 3 de l'enroulement B. Si, l'on considère à présent de la même manière uniquement l'alimentation 9 et l'enroulement B qu'elle alimente en courant, on obtient un champ magnétique Bv identique au champ précédent Bu, mais dont le maximum est situé cette fois au niveau de la barre passive 4 de l'enroulement A.
Si les deux alimentations électriques débitent en même temps dans leurs enroulements respectifs, les champs Bu et Bv sont présents simultanément et l'existence d'une zone de recouvrement entre les barres 2 et 3 due au fait qu'ici les enroulements A et B sont imbriqués, fait que ces champs s'additionnent dans cette région. Le maximum d'induction magnétique, donc d'effet de freinage maximum, est alors obtenu au coeur de cette zone centrale si les courants d'alimentation sont de même intensité. En revanche, ce maximum sera atteint au centre de l'enroulement A si l'alimentation individuelle 9 est laissée inactive (voir fig.5a), ou au centre de l'enroulement B si l'alimentation individuelle 8 est laissée inactive (voir fig.5b), ou encore en une infinité de localisations possibles entre ces deux positions extrêmes, simplement en réglant, à l'aide des moyens de réglage 10 et 11, un déséquilibre volontaire des courants entre les deux alimentations 8 et 9 alors actives conjointement (fig. 2). On convient ici, par souci de simplicité, d'appeler "pôle magnétique" l'endroit de l'espace (en l'espèce, une des grandes faces de la lingotière dotée d'un inducteur de freinage) où le champ magnétique de freinage est maximum.
Ainsi, cet inducteur 1 se trouve apte à jouer un rôle de frein agissant sur les écoulements de métal en fusion entrant dans la lingotière, à l'instar des dispositifs connus de freinage électromagnétique. Mais, à présent on bénéficie de l'avantage décisif de pouvoir régler à tout moment sur la hauteur de la lingotière la localisation du pôle magnétique du champ de freinage, sans avoir à déplacer aucune pièce de l'inducteur, simplement en agissant sur le réglage des alimentations électriques.
Comme déjà dit, une localisation précise du pôle magnétique du champ de freinage à la partie supérieure de la lingotière peut en effet être optimale sous certaines conditions de coulée, et s'avérer moins bien adaptée qu'une autre si, d'une coulée à la suivante ou au cours même de la coulée, on modifie des paramètres de coulée, comme la profondeur d'immersion de la busette 19, le niveau du ménisque 22 dans la lingotière, la vitesse de coulée, etc... On est alors amené à vouloir modifier la position de ce pôle sur la hauteur de la lingotière. Comme on vient de le voir, grâce au dispositif de l'invention, cela devient très aisé puisqu'il suffit d'agir sur le réglage des paramètres de fonctionnement électrique de l'alimentation.
Comme le montre la figure 4, il est possible de "coiffer" les grandes faces de la lingotière, non plus par un inducteur unique faisant toute la largeur, mais par trois inducteurs fonctionnellement équivalents 1a, 1b, 1c,disposés côte à côte selon la largeur des grandes faces de la lingotière, et pouvoir ainsi moduler les actions de freinage électromagnétique sur le métal coulé différemment en position centrale et sur les cotés des grandes faces.
On aura compris qu'au lieu de couvrir la totalité de la largeur de la lingotière, l'inducteur de freinage selon l'invention peut ne concerner qu'une fraction de cette largeur. Par exemple, seule peut être concernée la partie centrale, ou seulement les parties latérales de part et d'autre de la busette 19, ou encore, comme déjà dit en référence à la figure 4, l'ensemble de la largeur, mais par des zones d'actions successives indépendantes à l'aide de plusieurs inducteurs juxtaposés. Il est alors possible de régler l'intensité de l'action de freinage au niveau du pôle magnétique différemment selon la largeur de la brame coulée simplement en utilisant des courants électriques d'alimentation avec des intensités différentes dans chaque module inductif ainsi formé. De même, il est possible de positionner le pôle magnétique de freinage sur des niveaux en hauteur différents selon que l'on est au centre ou plutôt sur les côtés de la grande face de la lingotière. De même encore, il devient ainsi possible dans une lingotière à format variable d'adapter la zone d'action du champ magnétique de freinage à la largeur du produit coulé.
D'une manière générale, si on appelle «K» une constante choisie, représentative de la force de freinage voulue à l'endroit du pôle magnétique de chaque inducteur, dont la valeur maximale est limitée par l'intensité maximale du courant électrique délivrable par les alimentations élémentaires 8, 9..., on peut, par intervention sur les moyens de réglage 10, 11..., régler la localisation de ce pôle magnétique là où on le souhaite en faisant simplement varier entre 0 et π radians un paramètre de réglage ϕ qui lie fonctionnellement entre elles les alimentations élémentaires de manière que les intensités Ii de courant passant dans les enroulements s'établissent selon les relations: I1 = K cos ϕ et I2 = K sin ϕ dans le cas d'un équipement à deux alimentations élémentaires (deux enroulements distincts par inducteur), ou selon la relation I1 =K sin ϕ, I2 = K sin (ϕ + 2π/3) et I3 = K sin (ϕ + 4π/ 3) en cas d'un équipement à trois alimentations élémentaires (i.e. ayant trois enroulements distincts par inducteur).
On aura également noté qu'un inducteur 1 ou 1' de l'équipement de freinage selon l'invention peut être monté en regard de chacune des grandes faces de la lingotière. Il est alors possible, en jouant sur les polarités des enroulements actifs en même temps de part et d'autre de la brame coulée, de renforcer l'action de freinage au centre du produit coulé, ou de la concentrer au voisinage de la peau. Ces dispositions font l'objet des figures 6 et 7 sur lesquelles l'inducteur 1 a été désigné par l'indice "a" pour le distinguer de l'inducteur apparié sur l'autre face de la lingotière et référencé sous l'indice "b". Des champs magnétiques de même orientation sur les deux inducteurs en regard se renforceront mutuellement dans le sens "traversant" et donc renforceront l'action de freinage dans le coeur du métal coulé (fig. 6), alors que des champs magnétiques opposés se contrarieront au coeur du métal et concentreront par voie de conséquence leur action de freinage à la périphérie du métal coulé en prenant nécessairement une configuration de type " champ longitudinal "(fig. 7).
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux réalisations exemplifiées ci-avant, mais s'étend à de nombreuses variantes ou équivalents dans la mesure où est respectée sa définition donnée dans les revendications jointes.
Ainsi, comme le montre la figure 8, l'inducteur 1a1 peut être monté en lingotière avec ses barres conductrices 2...5 orientées parallèlement à l'axe de coulée X, c'est-à-dire verticalement, au lieu de horizontalement. A un niveau en hauteur donné, on peut alors modifier la localisation de l'action de freinage du champ magnétique sur la demi-largeur du produit coulé avec la précision souhaitée le long de la propagation du jet de métal 27 issu de l'ouïe 21 de la busette de coulée 19. En mettant alors en oeuvre deux tels inducteurs 1a1 et 1a2 à conducteurs verticaux placés sur une grande face de la lingotière de part et d'autre de la busette 19, on a toute latitude pour ajuster avec précision la position des pôles magnétiques de freinage à la distance voulue de chacune des ouïes de sorties 21 et 21' de la busette. En outre, les possibilités sont encore élargies en disposant de deux autres inducteurs analogues sur l'autre grande face de la lingotière, car on peut alors, comme on l'a déjà vu auparavant, concentrer l'action du champ à un endroit choisi dans l'épaisseur du produit: à coeur plutôt qu'en périphérie, ou inversement.
La figure 9 montre le mode de réglage d'un équipement à deux paires d'inducteurs de ce type assurant un effet de freinage selon toute l'épaisseur du produit coulé 13. Comme on le voit, le principe d'un tel réglage est extrêmement simple. Dans les enroulements actifs qui se font face, il suffit que le courant électrique passe dans le même sens dans les conducteurs en regard les uns des autres de chaque côte du produit coulé. Dans ces conditions en effet, les champs magnétiques produits par ces enroulements dans le métal liquide coulé s'additionnent; les lignes de force traversent le produit bien perpendiculairement à sa paroi sans dévier de leur trajectoire initiale prise au niveau des inducteurs. On se trouve alors dans une configuration dite "à champ traversant" qui procure un effet de freinage selon l'épaisseur du produit coulé et donc en particulier dans le centre. On comprend que l'on pourra avoir avantage dans ce cas à activer de préférence les . enroulements les plus proches des ouïes de sorties 21 et 21' de la busette 19, puisque les jets 27 et 27' sont plutôt puissants et resserrés à la sortie de la busette, alors qu'ils sont plus diffus et épanouis à mesure qu'ils progressent vers les petites faces de la lingotière.
La figure 10 montre ce même équipement mais réglé au contraire pour maximiser l'action de freinage en peau du produit coulé. A cet effet, il suffit, comme on le voit, d'inverser le sens du courant dans un des deux enroulements actifs se faisant face, de manière à ce que les champs magnétiques produits par ces deux enroulements s'opposent. On se trouve alors dans une configuration de type "champ longitudinal": l'induction magnétique est minimale au centre du produit, car ses lignes de force sont fortement déviées à 90° dans le plan médian central du produit par rapport à leur direction initiale prise au niveau des inducteurs. Comme seule la composante du champ perpendiculaire aux lignes de flux du jet 27,27' agit sur ce dernier, l'effet de freinage sera alors maximum contre le front de solidification du métal coulé en des endroits situés en regard précisément des enroulements activés des inducteurs.
En variante, comme le montre la figure 12, on peut mettre en oeuvre des inducteurs juxtaposés selon la largeur de la grande face de la lingotière et ayant entre eux des orientations différentes de leurs conducteurs, électriques. Dans l'exemple montré sur cette figure, on dispose côte à côte trois inducteurs, l'un 1c en position centrale dans la région de la busette de coulée 19, les deux autres, 1a et 1b, en position latérale de part et d'autre de l'inducteur central 1c. Les conducteurs de ce dernier sont orientés horizontalement, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe de coulée X, afin de pouvoir régler en hauteur la localisation de son pôle magnétique de freinage au niveau du lieu d'arrivée du métal coulé en lingotière. Les conducteurs des inducteurs latéraux sont en revanche orientés verticalement pour pouvoir régler selon la largeur de la grande face la localisation de leur pôle magnétique de freinage au voisinage des petites faces de la lingotière. Bien entendu, ces dispositions relatives peuvent être inversées afin de pouvoir réaliser un réglage en hauteur au voisinage des petites faces et un réglage en largeur au voisinage de l'arrivée du métal en lingotière.
En outre, par l'expression "alimentations élémentaires en courant continu" usitée tout du long de l'exposé pour qualifier l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, il faut entendre non seulement une addition d'alimentations unitaires structurellement indépendantes, telles que considérées jusqu'ici en référence aux figures précédentes, mais encore une alimentation polyphasée unique à deux ou trois phases et à fréquence réglable, que l'on règle à fréquence nulle pour obtenir un courant continu. Les alimentations électriques polyphasées de ce type sont bien connues. Elles sont ordinairement utilisées pour activer des moteurs électriques à champ magnétique tournant ou glissant. Comme le montre la figure 11, elles sont du type à onduleur 28 à seuil de hachage réglable. Cet onduleur est classiquement alimenté en courant redressé par un redresseur 29 monté à la sortie d'un groupe tournant 30 par l'intermédiaire d'un transformateur d'adaptation de la tension 31 et d'un interrupteur 32.
Chaque phase U, V, W de l'alimentation (triphasée dans l'exemple considéré) est construite selon ce mode. L'onduleur assure le respect des déphasages entre les phases produits par le groupe 30 et l'ensemble des phases de l'alimentation est rendu disponible à l'utilisation au moyen d'un boítier de connexion 33 doté d'un neutre commun N.
Conformément à l'invention, la mise en fonction d'une telle alimentation électrique pour alimenter les enroulements du dispositif de freinage schématisé en 34, à raison d'une phase par enroulement, consiste à régler l'onduleur 28 à la fréquence nulle, en procédant à de tels réglages à des moments choisis afin que les intensités des courants dans chaque phase soient à ces moments-là celles que l'on souhaite obtenir dans les enroulements connectés à ces phases.

Claims (9)

  1. Equipement de freinage électromagnétique d'un métal en fusion au sein d'un produit coulé en continu comprenant une alimentation électrique et, connecté à ladite alimentation, au moins un inducteur électromagnétique (1) de type stator polyphasé à champ magnétique glissant destiné à être monté sur l'installation de coulée en regard d'une face du produit en cours de coulée, ledit inducteur ayant au moins deux enroulements de phase (A, B), équipement caractérisé en ce que ladite alimentation électrique (29) est constituée par des alimentations élémentaires à courant continu (8, 9) réglables en intensité de courant chacune indépendamment des autres, et en ce que chacune desdites alimentations élémentaires est connectée à un et à un seul desdits enroulements de phase (A, B) de l'inducteur.
  2. Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit inducteur électromagnétique (1) est monté au niveau de la lingotière (12) de l'installation de coulée.
  3. Equipement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux inducteurs électromagnétiques (1) montés sur l'installation de coulée, l'un en regard de l'autre, de part et d'autre du produit en cours de coulée.
  4. Equipement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux inducteurs (1a, 1b) placés côte à côte selon la largeur, ou selon la longueur, d'une face du produit en cours de coulée.
  5. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un inducteur (1) monté sur l'installation de coulée en présentant ses conducteurs (2,..5) orientés perpendiculairement à l'axe de coulée (X).
  6. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un inducteur (1) monté sur l'installation de coulée en présentant ses conducteurs (2,..5) orientés parallèlement à l'axe de coulée (X).
  7. Equipement selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois inducteurs montés sur l'installation de coulée en présentant leurs conducteurs orientés selon des directions différentes d'un inducteur à l'autre.
  8. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les alimentations électriques élémentaires (8, 9) sont constituées par une alimentation polyphasée unique à fréquence de courant réglable,réglée à la valeur nulle.
  9. Procédé de freinage électromagnétique d'un métal liquide au sein d'un produit coulé en continu, selon lequel on met en oeuvre un champ magnétique permanent agissant sur le métal liquide pour freiner son écoulement, ledit champ étant créé par un équipement de freinage conforme à la revendication 1, à inducteur électromagnétique pluri-enroulement (1) de type stator polyphasé à champ magnétique glissant, caractérisé en ce que, dans le but de régler, en fonction des conditions de coulée, la position du, ou des pôles magnétiques dudit inducteur (1) sans déplacement de celui-ci, les alimentations électriques élémentaires (8, 9) des enroulements de l'inducteur (1) étant à courant continu et réglables individuellement, on effectue un réglage des intensités Ii des courants électriques parcourant les enroulements (2,...5) de l'inducteur à l'aide d'un facteur ϕ variable entre 0 et π radiants de manière que, à chaque instant, I1 = K cos ϕ et I2 = K sin ϕ en cas d'un inducteur (1) à deux enroulements (A, B), et I1 = K sin ϕ, I2 = K sin (ϕ + 2π/3) et I3 = K sin (ϕ +4π/ 3) en cas d'un inducteur (1) à trois enroulements, K étant une constante représentative de la force de freinage voulue à l'endroit du, ou des pôles magnétiques de l'inducteur (1), et dont la valeur maximale est limitée par l'intensité maximale du courant électrique délivrable par chaque alimentation électrique élémentaire (8, 9).
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