FR2517039A1 - METHOD AND INSTALLATION FOR PERFORMING COOLING CONTROL OF SHEETS - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR CONTROLER LE REFROIDISSEMENT D'UNE TOLE EN VUE DE LUI CONFERER UNE STRUCTURE CRISTALLINE PREDETERMINEE, SUIVANT LEQUEL ON FAIT PASSER LA TOLE A REFROIDIR A TRAVERS UNE ENCEINTE CONTENANT UNE MASSE DE FLUIDE DE REFROIDISSEMENT REGULIEREMENT RENOUVELEE, CARACTERISE EN CE QUE L'ON COMMANDE LE DEBIT DU FLUIDE DE REFROIDISSEMENT EN FONCTION DE LA TEMPERATURE D'ARRIVEE DE CE FLUIDE, SUIVANT L'EPAISSEUR DE LA TOLE A REFROIDIR ET LA VITESSE DE REFROIDISSEMENT DESIREE.PROCEDURE FOR CONTROLLING THE COOLING OF A SHEET WITH A VIEW OF CONFIRMING IT A PREDETERMINED CRYSTALLINE STRUCTURE, FOLLOWING WHICH THE SHEET TO BE COOLED IS PASSED THROUGH AN ENCLOSURE CONTAINING A MASS OF COOLING FLUID REGULARLY RENEWED IN THIS COMMAND, CARRIED OUT THE FLOW RATE OF THE COOLING FLUID AS A FUNCTION OF THE ARRIVAL TEMPERATURE OF THIS FLUID, ACCORDING TO THE THICKNESS OF THE SHEET TO BE COOLED AND THE DESIRED COOLING SPEED.
Description
La présente invention concerne un procédé pour effectuer leThe present invention relates to a method for carrying out the
refroidisserment contrôlé de tôles en vue d'obtenir une controlled cooling of sheets to obtain a
structure cristalline parfaitement définie du métal la composant. perfectly defined crystalline structure of the metal component.
Elle concerne également une installation pour la raise en oeuvre ce r-e procdé Or conrait notamment un procédé de refroidissement <-e tfles S 'tant de laminoirs permettant d'atteindre des vitesses de refro dihsement élevées en vue de traiter des tôles d'épaisseur importante sais pour autant augmenter de façon prohibitive les puissanees mises en jeu Ce procédé et la machine pour sa mise en ouvre sont décrits dans la demande de brevet n 2 223 096 d e a:l no ra de la Dermf,nderesse Selon ce procédé, dès la fin du n'minage, la plaque de t 61 chauffée est présentée horizontalement It also relates to an installation for the implementation of this process which includes a method of cooling the mills so as to achieve high cooling rates in order to treat sheets of significant thickness. However, this method and the machine for its implementation are described in the patent application No. 2,223,096. In this method, at the end of the not mine, the plate of heated t 61 is presented horizontally
à l'untree d'une enceinte dans laquelle elle est entraÄiée d'un mnouve- to the untree of an enclosure in which she is trained by a
ment uniforme de translation au moyeni de rouleaux Simultanément, une lame dieau de hauteur constante et animée d'une grande vitesse circule sur les deux faces de la plaque pour dissiper la chaleur de uniformly translational motion by means of rollers Simultaneously, a blade of constant height and high velocity flow circulates on both sides of the plate to dissipate the heat of
la tôle.prison.
Ainsi, ehaque élément de surface du métal est en con- Thus, each surface element of the metal is in contact with
lact, à I 'int-érieur de l'enceinte, avec une masse de fluide régulière- within the enclosure, with a regular fluid mass.
rnent renouvelée Le f'ux thermique corre-spondant échangé entre la plaqte e, l'eau est dcautant plus élevé que la vitesse d'écoulemnent The corresponding heat exchange between the plate e, the water is higher than the flow velocity
de l'eau est plus grdnde;ii est possible grâce à ce procédé d'extrai- water is more abundant, it is possible thanks to this process of extraction.
re un flux thermique de l'o Wdr-e de 3 x 106 2 Cette valeur corres- re a thermal flow of o Wdr-e of 3 x 106 2 This value corresponds to
pond à la vitesse de refroidissement a coeur de 30 C/s d'une plaque épaisse de 30 nim D'après les études et expériences faites par la Demanderesse, les vitesses de refroidissement réalisables selon le procédé décrit dans la demande de brevet précité, apparaissent tout à fait compatibles pour réaliser, par exemple, la trempe nmartensitique d'une t 3 le d'acier au carbone manganèse contenant environ 0, 17 % de carbone et 1/4 %, de'manganese, sans autre At the cooling rate at the core of 30 C / s of a thick plate of 30 nim According to the studies and experiments made by the Applicant, the cooling rates achievable according to the process described in the aforementioned patent application, appear quite compatible to achieve, for example, the nmensensit quenching of a manganese carbon steel t3 containing about 0.17% carbon and 1/4%, deanganganese, with no other
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élément d'alliage Il va de soi que l'application de ce même traitemen L à des aciers contenant des faibles quantités d'additions, par exemple, de molybdène, de nickel ou de bore dont la présence a pour effet d'augmenter la trempabilité,produira égaleraient une structure martensitique. Toutefois, le procédé défini dans la demande de brevet précitée ne permet pas d'obtenir directement la structure finale désirée d'un métal, par exemple d'un acier de composition alloying element It goes without saying that the application of this treatment L to steels containing small amounts of additions, for example, molybdenum, nickel or boron whose presence has the effect of increasing the quenchability , would produce equal martensitic structure. However, the process defined in the aforementioned patent application does not make it possible to obtain directly the desired final structure of a metal, for example a composition steel.
donnée En effet, l'opération de refroidissement se traduit généra- In fact, the cooling operation is generally translated into
lement par la trempe martensitique du métal et une opération de by the martensitic quenching of the metal and a
revenu, caractérisée pour l'acier par un maintien de durée conve- income, characterized for steel by a maintenance of a suitable duration
nable à une température inférieure à 7 O C, doit succéder à l'opé- at a temperature below 7 O C, shall succeed the
ration de refroidissement Or les études relatives aux transfor- However, the studies relating to the transfor-
mations en refroidissement montrent que la vitesse de refroidis- in cooling show that the cooling speed
sement déterminile la structure d'un acier de composition donnée. determine the structure of a steel of a given composition.
Certaines phases, notamment bainite, ou mélange de phases, bai- Certain phases, in particular bainite, or phase mixing,
nite et perlite à grains très fins,caractérisées par de bonnes pro- finely grained nite and perlite, characterized by good
priétés mécaniques de t 6 nacité et de ductilité, peuvent être recher- mechanical properties of capacity and ductility can be
chées dans le cas de nuances convenables d'acier. in the case of suitable grades of steel.
Ainsi, dans la mesure o il serait possible de mat- Thus, insofar as it would be possible to
triser avec précision la vitesse de refroidissement des plaques de tôles, le refroidissement accéléré à vitesse choisie pourrait se substituer pour des compositions bien définies du métal, au traitement de trempe et permettrait de produire directement les structures de métal recherchées sans pratiquer d'opération de the speed of cooling of the sheet metal plates, the accelerated cooling at a chosen speed could be substituted for well-defined metal compositions, the quenching treatment and would directly produce the desired metal structures without practicing
revenu supplémentaire.additional income.
L'invention a donc pour but de fournir nu procédé et une ma- The object of the invention is therefore to provide a method and a
chine de refroidissement du type précité, permettant de régler et maîtriser la vitesse de refroidissement des plaques de tôle suivant des valeurs déterminées en fonction des china cooling of the aforementioned type, for adjusting and controlling the cooling rate of the sheet metal plates according to values determined according to the
structures souhaitées.desired structures.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé For this purpose, the subject of the invention is a process
pour contrôler le refroidissement d'une tôle en vue de lui confé- to control the cooling of a sheet in order to confer
rer une structure cristalline prédéterminée, suivant lequel on fait passer la tôle à refroidir à travers une, enceinte contenant une masse de fluide de refroidissement régulièrement renouvelée, rer a predetermined crystalline structure, according to which is passed through the sheet to be cooled through a chamber containing a mass of coolant regularly renewed,
caractérisé en ce que l'on commande le débit du fluide de refroi- characterized in that the flow of cooling fluid is controlled
dissement en fonction de la température d'arrivée de ce fluide, dissement according to the arrival temperature of this fluid,
suivant l'épaisseur de la tôle à refroidir et la vitesse de refroi- depending on the thickness of the sheet to be cooled and the cooling rate
dissement désirée.desired development.
L'invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procëdé défini ci-dessus, ladite installation comprenant une machine composée d'une enceinte comportant des moyens pour faire circuler un fluide de refroidissement qui The invention also relates to an installation for implementing the method defined above, said installation comprising a machine composed of an enclosure comprising means for circulating a cooling fluid which
se déplace à peu près parallèlement à la tôle, un bac de refroi- moves roughly parallel to the sheet, a cooling tank
dissement, des moyens pour injecter le fluide de refroidissement contenu dans le bac à l'intérieur de ladite enceinte et des moyens pour évacuer le fluide de refroidissement après son parcours dans l'enceinte de refroidissement, caractérisée en ce qu'elle , means for injecting the cooling fluid contained in the tank inside said enclosure and means for discharging the cooling fluid after its passage through the cooling chamber, characterized in that
comprend des moyens de commande du débit de fluide de refroi- comprises means for controlling the flow of cooling fluid
dissement à l'intérieur de l'enceinte en fonction de la température dissement inside the enclosure depending on the temperature
du fluide de refroidissement.coolant.
Suivant une autre caractéristique l'invention comprend According to another characteristic the invention comprises
des moyens de régulation de la température du fluide de refroidis- means for regulating the temperature of the cooling fluid
sement introduit dans l'enceinte.introduced into the enclosure.
Suivant encore une autre caractéristique, l'inven- According to yet another characteristic, the invention
tion comprend des moyens de régulation de la pression du fluide à tion comprises means for regulating the pressure of the fluid at
l'intérieur de l'enceinte.inside the enclosure.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention
apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en regard will appear in the course of the description which follows
des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels la Fig 1 représente l'installation pour effectuer le refroidissement contrôlé des tôles; et la Fig 2 représente un mode de réalisation des moyens de commande et de régulation suivant l'invention. L'installation représentée à la Fig 1 comprend une machine de refroidissement 1, un bac de refroidissement 2, ainsi annexed drawings, given solely by way of example and in which FIG. 1 represents the installation for effecting the controlled cooling of the sheets; and FIG. 2 represents an embodiment of the control and regulation means according to the invention. The installation shown in FIG. 1 comprises a cooling machine 1, a cooling tank 2, and
qu'un dispositif de commande et de régulation 3. a control and regulating device 3.
La machine de refroidissement 1 est du type général - The cooling machine 1 is of the general type -
décrit dans la demande de brevet N 02 223 096 Cette machine est constituée d'une série de rouleaux de support et de guidage 4 4 jusqu'à 8 8 D'une façon-générale les éléments essentiels de la machine, disposés symétriquement de part et d'autre du plan moyen de la tôle seront désignés par les mêmes références numériques affectées d'indice a pour les éléments supérieurs et This machine is made up of a series of support and guide rollers 4 to 8 8. In a general way, the essential elements of the machine, arranged symmetrically on both sides of the machine. other of the average plane of the sheet will be designated by the same numerals assigned of index a for the upper elements and
b pour les éléments inférieurs.b for the lower elements.
La machine comprend une enveloppe ou enceinte mé- The machine comprises an envelope or enclosure
tallique 9 qui s'étend entre les rouleaux de guidage en 10 a 10, a b a b et entoure ces rouleaux en 11, 1 Les parois planes 10, 10 9 extends between the guide rollers 10 to 10, a b a b and surrounds these rollers 11, 1, the flat walls 10, 10
sont à peu près parallèles et sont séparées par un intervalle su- are almost parallel and are separated by a
périeur à l'épaisseur de la tôle, de façon à délimiter avec cette a b dernière deux chambres ou canaux 12, 12 d'épaisseur c Des moyens de circulation d'eau comprennent au moins un conduit d'alimentation 13,, 14, 14 s'étendant par exemple sur toute la longueur des rouleaux 5 5, 7, 7 et au moins un conduit a 15 a b 6 a b d'évacuation 15,1 16,16, 17 117 s'étendant également sur a 1,a b-a b toute la longueur des rouleaux 4, 46, 6 b et 8, 8 less than the thickness of the sheet, so as to delineate with this ab last two chambers or channels 12, 12 of thickness c Water circulation means comprise at least one supply conduit 13 ,, 14, 14 s extending for example over the entire length of the rollers 5, 7, 7 and at least one exhaust duct 15 ab 6 ab 15,1 16,16, 17,117 also extending over a 1, a ba b any the length of the rollers 4, 46, 6b and 8, 8
Le bac de refroidissement 2 contient l'eau de refroi- The cooling tank 2 contains the cooling water
dissement; sur ses flancs sont ménagés des orifices 18,19 pour permettre la sortie de l'eau de refroidissement à destination de la machine 1 et des orifices d'entrée d'eau 20, 21 pour récupérer dissement; on its flanks are provided openings 18,19 to allow the output of the cooling water to the machine 1 and the water inlet ports 20, 21 to recover
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l'eau qui revient de la machine de refroidissement. the water that comes back from the cooling machine.
Il comporte également sur sa partie supérieure It also has on its upper part
un orifice de trop plein 22.an overflow orifice 22.
Les orifices 18 et 19 de sortie d'eau du bac 2 a b a b sont reliés aux conduits d'alimentation 13, 13 -, 14 v 14 de la a b machine par des conduits 23, 23 par l'intermédiaire de pompes d'alimentation 24, 24 Les orifices d'entrée d'eau 20, 21 du bac a b a b a 2 sont reliés aux conduits d'évacuation 15 * 15 _ 16, 16, 17 b a b a 17 par des conduits 25, 25 au travers d'électro-vannes 26 b The water outlet orifices 18 and 19 of the tray 2 abab are connected to the supply ducts 13, 13, 14 of the machine via ducts 23, 23 via feed pumps 24. 24 The water inlet orifices 20, 21 of the ababa tank 2 are connected to the discharge ducts 15 * 15 _ 16, 16, 17 baba 17 by conduits 25, 25 through electro-valves 26 b
26 Une électro-vanne 27 montée sur la conduite 28 assure l'ali- An electrovalve 27 mounted on the pipe 28 ensures the
mentation en eau froide du bac.cold water supply of the tank.
Le dispositif de commande et de régulation 3 est constitué essentiellement par un calculateur qui peut être de The control and regulation device 3 consists essentially of a calculator which can be
type numérique, analogique ou hybride, ce dernier type étant - digital type, analog or hybrid, the latter type being -
adapté pour effectuer des traitements à la fois sur des grandeurs adapted to perform treatments on both sizes
numériques et analogiques.digital and analog.
Le dispositif de commande et de régulation 3 représenté est de type hybride, il assure la commande et la régulation du débit des pompes 24} 24 et des électro-vannes The control and regulation device 3 represented is of hybrid type, it provides control and regulation of the flow rate of pumps 24} 24 and electro-valves
26 26 1 226 26 1 2
26, 26 et 27 Il est relié par ses entrées I, I à un tableau d'affichage 29 des valeurs de consigne R relative à la vitesse de refroidissement recherchée et e relative à l'épaisseur de la tôle 26, 26 and 27 It is connected by its inputs I, I to a display board 29 of the set values R relating to the desired cooling rate and e relative to the thickness of the sheet
entrant dans la machine de refroidissement Les valeurs de con- entering the cooling machine The values of
signe R et e sont transmises selon une forme codée binaire aux entrées I et I du dispositif 3 L'entrée I est reliée à un capteur sign R and e are transmitted in a binary coded form to the inputs I and I of the device 3 The input I is connected to a sensor
0 4 50 4 5
de la pression atmosphérique P O Les sorties I et I trans mettent les ordres de commande aux pompes 24 et 24 L'entrée I reçoit, d'une sonde thermométrique 32 disposée à l'intérieur du the atmospheric pressure P O The I and I transits put the control commands to the pumps 24 and 24 The input I receives, from a thermometric probe 32 arranged inside the
bac 2,la valeur de la température du liquide de refroidissement. Tray 2, the value of the coolant temperature.
Cette valeur de température est reçue sous la forme d'un signal This temperature value is received in the form of a signal
analogique et sous la forme d'un mot binaire de plusi eurs bits. analog and in the form of a binary word of more than one bit.
Les sorties I 7 à I assurent les commandes respectives des The outputs I 7 to I provide the respective commands of the
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b a 10 électro-vannes 27, 26 et 26 Enfin, l'entrée I reçoit la valeur de la pression P relative de l'eau à l'entrée de l'enceinte 9 b a 10 solenoid valves 27, 26 and 26 Finally, the inlet I receives the value of the relative pressure P of the water at the inlet of the enclosure 9
de la machine et transmise par un capteur de pression 33. of the machine and transmitted by a pressure sensor 33.
Les détails de réalisation du dispositif 3 de commande et de régulation sont représentés à la Fig 2 Ce dispositif comprend un organe 34 de calcul de la valeur du flux thermique Pb échangé entre la tôle T et l'eau de refroidissement, un organe 35 de calcul de la vitesse du fluide de refroidissement nécessaire pour refroidir la tôle dans les conditions souhaitées, un organe 36 de commande du débit des pompes 24 et 24, un organe 37 de régulation de la température de Veau dans le bac 2 The details of embodiment of the control and control device 3 are shown in FIG. 2. This device comprises a member 34 for calculating the value of the heat flux Pb exchanged between the sheet T and the cooling water, a computing member 35. the speed of the cooling fluid necessary to cool the sheet under the desired conditions, a member 36 for controlling the flow rate of the pumps 24 and 24, a member 37 for regulating the temperature of water in the tank 2
et un organe 38 de régulation de la pression à l'intérieur de l'en- and a body 38 for regulating the pressure inside the body
ceinte 9 de refroidissement.girdle 9 cooling.
L'organe 34 est constitué par une mémoire morte programmable qui contient une table A 1 donnant les valeurs The member 34 is constituted by a programmable read only memory which contains a table A 1 giving the values
du flux thermique P correspondant à différentes valeurs de con- of the heat flux P corresponding to different values of
signe R et e Cette table A 1 peut être déterminée à partir d'un calcul théorique prenant en considération l'épaisseur c de la lame d'eau de refroidissement circulant au-dessus et en-dessous de la tôle à refroidir, et les conditions thermiques aux limites, sign R and e This table A 1 can be determined from a theoretical calculation taking into account the thickness c of the cooling water plate circulating above and below the sheet to be cooled, and the conditions thermal limits,
notamment le flux de chaleur échangé à la surface de la tôle. in particular the heat flux exchanged on the surface of the sheet.
Ces calculs faisant intervenir les équations de la chaleur, abou- These calculations involve the equations of heat, resulting in
tissent à des formules compliquées et il est préférable de cons- complicated formulas and it is preferable to
truire la table A 1 directement à partir d'essais pratiqués sur plusieurs épaisseurs de tôle et pour des vitesses de the table A 1 directly from tests carried out on several thicknesses of sheet metal and for speeds of
refroidissement différentes.different cooling.
L'organe 35 est également constitué par une mémoire morte programmable qui contient une table A donnant les valeurs de la vitesse de refroidissement correspondant aux différentes valeurs de flux thermique mémorisées dans la mémoire de l'organe 34 et à différentes valeurs de températureede l'eau de refroidissement Cette table A 2 est déterminée à partir de The member 35 is also constituted by a programmable read-only memory which contains a table A giving the values of the cooling rate corresponding to the different values of heat flux stored in the memory of the member 34 and at different values of the temperature of the water This table A 2 is determined from
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la relation qui lie le flux thermique O échangé, à la vitesse d'écou- the relation which links the heat flux O exchanged, to the speed of
lement de l'eau de refroidissement et qui est donnée par la formule ç KW/mm 2 ="( (V m/s) ( o I " ( 6) est un coefficient qui ne dépend que de la température de l'eau de refroidissement. Cette formule a été obtenue à partir d'essais qui ont permis d'établir une relation entre des nombres caractéristiques of the cooling water which is given by the formula ç KW / mm 2 = "((V m / s) (o I" (6) is a coefficient which depends only on the temperature of the water of This formula has been obtained from tests which have made it possible to establish a relation between characteristic numbers.
de l'échange thermique et de l'écoulement. heat exchange and flow.
L'organe 36 est également constitué par une mémoire morte programmable qui contient en mémoire une table A 3 donnant The member 36 is also constituted by a programmable read-only memory which contains in memory a table A 3 giving
les valeurs du débit des pompes en fonction des valeurs de la vi- the pump flow values according to the values of the
tesse de l'eau de refroidissement lue dans la mémoire de -l'organe 35. Cette table peut Facilement être construite à cooling water read in the memory of -the organ 35. This table can easily be built to
partir des caractéristiques techniques des pompes: L'organe 35 con- from the technical characteristics of the pumps:
tient également un convertisseur numérique-analogique, non repré- also holds a digital-to-analog converter, not
senté, relié à la sortie de sa mémoire, nécessaire pour délivrer les felt, connected to the output of his memory, necessary to deliver the
signaux analogiques de commande des pompes 24 a et 24 b. analog control signals for pumps 24a and 24b.
La mémoire de l'organe 34 est connectée par ses The memory of the organ 34 is connected by its
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deux entrées d'adressage aux entrées I et I du dispositif 3 et par sa sortie, d'une part, à une entrée d'adressage de la mémoire de two addressing inputs to the inputs I and I of the device 3 and its output, on the one hand, to an address input of the memory of
l'organe 35 et, d'autre part, à l'entrée d'un circuit 39 de multiplica- the member 35 and, on the other hand, at the input of a multiplication circuit 39.
tion situé dans l'organe de régulation 37 La mémoire de l'organe 35 located in the regulating member 37 The memory of the member 35
est reliée sur sa deuxième entrée d'adressage à l'entrée I du dispo- is connected on its second addressing input to input I of the device
sitif 3 recevant le mot binaire transmis par la sonde-thermométrique 32. 3 receiving the binary word transmitted by the thermometric probe 32.
La sortie de l'organe 35 est reliée à l'entrée d'adres- The output of the organ 35 is connected to the input of
sage de la mémoire de l'organe 36 et la sortie de l'organe 36 est 4 5 s wise of the memory of the member 36 and the output of the member 36 is 4 5 s
connectée aux sorties I et I du calculateur 3. connected to the outputs I and I of the computer 3.
L'organe de régulation 37 est constitué par le circuit de multiplication par une constante q, des potentiomètres 40,41 et 42 utilisés respectivement pour l'affichage d'une constante p et des fourchettes + A t et t B de régulation de la température de l'eau contenue dans le bac 2 Il est constitué également de cir- cuits de sommation 43 et 44, d'un circuit de soustraction 45, de The regulator 37 is constituted by the multiplication circuit with a constant q, potentiometers 40, 41 and 42 used respectively for the display of a constant p and the ranges + A t and t B for temperature regulation. the water contained in the tank 2 It also consists of summing circuits 43 and 44, a subtraction circuit 45,
comparateurs 46 et 47 et d'un organe 50 de commande de l'élec- comparators 46 and 47 and a control organ 50 for the electri-
tro-vanne d'apport d'eau 27 Les constantes p et q sont définies à partir des caractéristiques de l'installation par les formules suivantes: e O o oc (VI) q >M m 5 e c b M dot m (VII) et P M bm o 15 représente la température minimum de l'eau industrielle o utilisée en tant que fluide de refroidissement The constants p and q are defined from the characteristics of the installation by the following formulas: e O o oc (VI) q> M m 5 ecb M dot m (VII) and PM bm o 15 represents the minimum temperature of industrial water o used as coolant
c est la valeur'critique de la température de l'eau de refroi- it is the critical value of the temperature of the cooling water
cc
dissement correspondant à la tension de vapeur p = p u 1. dissement corresponding to the vapor pressure p = p u 1.
p étant la pression atmosphérique et u 1 la hauteur des siphons formés par les conduits supérieurs d'évacuation ( 15 a, p being the atmospheric pressure and u 1 the height of the siphons formed by the upper evacuation ducts (15 a,
16 a, 17 a) de la machine.16 a, 17 a) of the machine.
Pendant l'opération de refroidissement la tempéra- During the cooling operation the temperature
ture de l'eau de refroidissement doit naturellement être comprise cooling water must of course be understood
entre ces deux valeurs.between these two values.
M et t sont déterminés à partir de la formule (I) pour les valeurs respectives de 9 -et 4 et pour des valeurs V de vitesse de la lame d'eau correspondantes, sachant que la M and t are determined from the formula (I) for the respective values of 9 and 4 and for corresponding speed values V of the water layer, given that the
vitesse V de la lame d'eau doit être supérieure à une vitesse cri- velocity V of the water slide must be greater than
tique V pour que le fluide de refroidissement remplisse l'en- V to cool the cooling fluid
ceinte Cette vitesse critique correspond à une pression dynami- This critical speed corresponds to a dynamic pressure
que, exprimée en hauteur d'eau, égale à l'épaisseur du tunnel. that, expressed in water height, equal to the thickness of the tunnel.
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Le circuit 39 de multiplication par une cons- The circuit 39 of multiplication by a
tante est constitué de façon connue par un convertisseur numérique/ analogique composé d'un réseau de cellules de résistances (R 2 R) en Ir dont on fait varier la tension d'alimentation en fonction de la valeur de la constante q. Le circuit de sommation 43 est connecté par aunt is constituted in known manner by a digital / analog converter composed of a network of resistance cells (R 2 R) in Ir whose power supply voltage is varied as a function of the value of the constant q. The summing circuit 43 is connected by
une entrée à la sortie du circuit 39 et par son autre entrée au cur- an entrance at the exit of circuit 39 and by its other entrance to the cur-
seur du potentiomètre 40.potentiometer 40.
Le circuit de sommation 44 est connecté par une entrée à la sortie du circuit 43 et par son autre entrée au The summing circuit 44 is connected by an input at the output of circuit 43 and by its other input at
curseur du potentiomètre 41 Le circuit de soustraction 45 est con- potentiometer slider 41 The subtraction circuit 45 is con-
necté par une entrée à la sortie du cricuit 43 et par son autre nected by an entrance at the exit of the cricuit 43 and by its other
entrée au curseur du potentiomètre 42. input to potentiometer slider 42.
Le comparateur 46 a deux entrées, l'une est The comparator 46 has two inputs, one is
reliée à la borne d'entrée I du dispositif 3 pour recevoir le si- connected to the input terminal I of the device 3 to receive the signal
gnal analogique transmis par la sonde thermométrique 32 et l'au- analogue signal transmitted by the thermometric probe 32 and the
tre est reliée à la sortie du circuit 44 Le comparateur 47 a éga- is connected to the output of the circuit 44 The comparator 47 is also
lement deux entrées, l'une est reliée à la borne d'entrée I du dis- two inputs, one is connected to the input terminal I of the dis-
positif 30 pour recevoir le signal analogique transmis par la son- positive to receive the analog signal transmitted by the sound.
de thermométrique 32, l'autre est reliée à la sortie du circuit Les sorties des comparateurs 46 et 47 sont reliées à deux 32, the other is connected to the output of the circuit The outputs of the comparators 46 and 47 are connected to two
entrées respectives de l'organe 50. respective inputs of the organ 50.
L'organe de régulation 38 est constitué du The regulator 38 consists of the
potentiomètre 51, du circuit de sommation 52 et du comparateur 53. potentiometer 51, summation circuit 52 and comparator 53.
Le circuit 52 a deux entrées dont l'une est connectée à la borne I The circuit 52 has two inputs one of which is connected to the terminal I
de l'organe 3 et l'autre est connectée au curseur de potentiomè - of organ 3 and the other is connected to the potentiometer slider -
tre 51.51.
2 5 1 7 0 3 92 5 1 7 0 3 9
Le comparateur 53 a également deux entrées, l'une est reliée à la sortie du circuit 52 et l'autre est reliée à la borne d'entrée I du dispositif 3 La sortie du comparateur 53 The comparator 53 also has two inputs, one is connected to the output of the circuit 52 and the other is connected to the input terminal I of the device 3 The output of the comparator 53
est connectée aux bornes de sortie I et I du dispositif 3. is connected to output terminals I and I of device 3.
Sur la Fig 2 figurent également les dispositifs Fig 2 also shows the devices
d'affichage des valeurs de consigne R et e du tableau d'affichage 29. display of setpoints R and e of the scoreboard 29.
Ces dispositifs sont constitués par des codeurs analogiques numé- These devices consist of digital analogue encoders
riques 54 et 55 dont les sorties parallèles sont connectées respec- 54 and 55, the parallel outputs of which are connected
tivement aux bornes d'entrée I et I du dispositif 3 Ces codeurs peuvent être constitués par de simples registres d'interrupteurs These I / O encoders may consist of simple switch registers
dont l'état représente par exemple la valeur décimale codée en bi- whose state represents, for example, the decimal value coded in terms of
naire de la valeur de consigne On a également fait figurer sur la Fig 2 le capteur de pression atmosphérique 30 relié à la borne I du dispositif 3 et le capteur de pression 33 relié à la borne I 10 The atmospheric pressure sensor 30 connected to the terminal I of the device 3 and the pressure sensor 33 connected to the terminal I 10 are also shown in FIG.
Le fonctionnement de l'installation de refroi- The operation of the cooling system
dissement est le suivant L'opérateur dispose des données de fabri- The operator has the manufacturer's data.
cation qui sont l'épaisseur e de la tôle et la vitesse de refroidisse- which are the thickness e of the sheet and the cooling speed
ment R correspondant aux structures recherchées du métal Ces deux données sont affichées sur les registres d'interrupteurs 55 These two data are displayed on the switch registers.
et 54 du panneau d'affichage 29 Elles sont introduites sur les bor- and 54 of the billboard 29 They are introduced on the borders
nes d'entrée I et I du dispositif de commande et de régulation 3 I and I input numbers of the control and regulating device 3
en direction des entrées d'adressage de la mémoire de l'organe 34. towards the addressing inputs of the memory of the organ 34.
-Des grandeurs d'entrée e et R adressent le contenu-d'une zone de la mémoire de l'organe de -calcul 34 dans laquelle se trouve la grandeur ó) correspondante duflux thermique théorique échangé entre la plaque de tôle et l'eau de refroidissement, suivant la Input quantities e and R address the contents of an area of the memory of the calculator member 34 in which the corresponding magnitude δ) is found. The theoretical thermal flow exchanged between the sheet metal plate and the water cooling, following the
relation 1 A (R, e).relation 1 A (R, e).
L'organe de calcul 35 détermine la vitesse V = A ( 6 e) de la lame d'eau circulant sur la plaque de tôle, en The calculating member 35 determines the speed V = A (6 e) of the water blade flowing on the sheet metal plate,
1703 91703 9
il fonction du flux thermique calculé précédemment par l'organe 34, et de la température régnant dans le bac 2 Ce calcul est effectué par adressage de la mémoire de l'organe 34 par les valeurs binairxes de e et transmises respectivement par l'organe 34 et la sonde thermométrique 32. Lorsque la vitesse V de l'écoulement de l'eau dans les canaux 12 a, 12 b est obtenue de l'organe 35, l'organe 36 a b de commande agit sur le débit des pompes 24 et 24 * de f açon à ajuster le débit de l'eau de refroidissement dans les conduits, 13 14 a et 14 b Il résulte de ce qui précède que le dispositif de commande et de régulation 3 commande le débit des pompes pour réaliser la vitesse de refroidissement désirée en fonction des it is a function of the heat flow previously calculated by the member 34, and the temperature in the tank 2 This calculation is made by addressing the memory of the member 34 by the binairxes e values and respectively transmitted by the body 34 and the temperature probe 32. When the speed V of the flow of water in the channels 12a, 12b is obtained from the member 35, the control member 36bb acts on the flow rate of the pumps 24 and 24 It is apparent from the foregoing that the control and regulating device 3 controls the flow rate of the pumps to achieve the cooling rate of the cooling water in the ducts 13 14a and 14b. desired according to
données de consigne e = épaisseur de la tôle, R = vitesse de re- setpoint data e = sheet thickness, R = speed of recovery
froidissement et t = température de l'eau contenue dans le bac 2. coldness and t = temperature of the water contained in the tank 2.
Le dispositif de régulation 37 assure la régula- The regulating device 37 ensures the regulation
tion de la température de l'eau dans le bac 2 La température de fonctionnement relative à l'eau de refroidissement est déterminée par le circuit de sommation 43 et le circuit de multiplication par une constante 39 Le circuit 39 délivre une grandeur de sortie q ( the temperature of the water in the tank 2 The operating temperature relative to the cooling water is determined by the summation circuit 43 and the multiplication circuit by a constant 39 The circuit 39 delivers an output quantity q (
qui est proportionnelle à la grandeur ( du flux thermique échan- which is proportional to the magnitude (of the heat flux
gé entre la plaque de tôle et l'eau de refroidissement Cette gran- between the sheet metal plate and the cooling water This large
deur q çb est additionnée à la constante p précitée affichée à l'in- deur q çb is added to the above-mentioned constant p displayed in
térieur de l'organe de calcul 37 sur le potentiomètre 40 La sortie du sommateur 43 délivre donc un signal d'amplitude lf = q + p. The output of the summator 43 thus delivers a signal of amplitude lf = q + p.
Les limites permises de variation de la température f sont affi- The permitted limits of temperature variation f are
chées sur les potentiomètres 41 et 42, le potentiomètre 41 délivrant on the potentiometers 41 and 42, the potentiometer 41 delivering
une valeur +A et et le potentiomètre 42 délivrant une valeur - a value + A and and the potentiometer 42 delivering a value -
La valeur + A&est additionnée à la température de fonctionnement O f dans le circuit de sommation 44 qui délivre en sorti une valeur Of + 4 t Cette valeur O f + à othéorique est comparée à la température de l'eau mesurée dans le bac 2, par le comparateur 46 The value + A & is added to the operating temperature O f in the summing circuit 44 which outputs a value Of + 4 t This value O f + to θ is compared with the temperature of the water measured in the tank 2, by the comparator 46
dont la sortie commande l'organe de commande 50 de l'électro- whose output controls the control member 50 of the electro-
vanne d'apport d'eau 27 lorsque la température V de l'eau mesurée est supérieure à-la valeur calculée D f + té D'une façon similaire le circuit de soustraction 45 soustrait de la valeur t calculée, la valeur & transmise par le potentiomètre 42 Le résultat & f hé obtenu est comparé à la valeur G de l'eau mesurée dans le bac 2 à l'aide du comparateur 47 pour fermer l'électro-vanne -27 lorsque la-température de l'eau mesurée est inférieure à la valeur f calculée Le circuit de régulation 38 permet d'agir à l'encontre des pertes de pression ayant lieu dans le circuit de retour et qui sont dues à la réduction du débit d'injection de l'eau réfrigérante par les pompes Le circuit de sommation 52 additionne la valeur de la pression atmosphérique Po captée par le capteur de pression 30 à une valeur t affichée sur le potentiomètre 51 et water supply valve 27 when the measured water temperature V is greater than the calculated value D f + té In a similar way the subtraction circuit 45 subtracts from the calculated value t, the value & transmitted by the potentiometer 42 The result obtained is compared with the value G of the water measured in the tank 2 using the comparator 47 to close the solenoid valve -27 when the temperature of the water measured is less than the calculated value The control circuit 38 makes it possible to act against the pressure losses occurring in the return circuit and which are due to the reduction of the injection rate of the cooling water by the pumps. The summing circuit 52 adds the value of the atmospheric pressure Po sensed by the pressure sensor 30 to a value t displayed on the potentiometer 51 and
transmet le résultat de la sommation Po + E à l'entrée du compa- transmits the result of the Po + E summation to the entry of the
rateur 53 qui compare cette valeur à la valeur de pression P mesu- rator 53 which compares this value with the pressure value P measu-
rée par le capteur de pression 33 à l'intérieur de l'enceinte de by the pressure sensor 33 inside the enclosure of
refroidissement 9 Lorsque la pression P apparait pour le compa- When the pressure P appears for the comparison
rateur 53 supérieure à la pression Po + celui-ci commande a b l'ouverture des électro-vannès de retour 26, 26 Par contre, si la pression P est égale ou inférieure à la pression Po + le comparateur 53 commande la fermeture des électro-vannes de In contrast, if the pressure P is equal to or smaller than the pressure Po + the comparator 53 controls the closing of the electrodes. valves of
retour 26 et 26, de manière à augmenter la pression P à l'inté- return 26 and 26, so as to increase the pressure P at the
rieur de l'enceinte de refroidissement. the cooling chamber.
L'ensemble des dispositifs de régulation de lac température et de la pression qui viennent d'être décrits procurent The set of temperature and pressure regulating devices which have just been described provide
les avantages suivants.the following advantages.
*Tout d'abord le dispositif de régulation de la température maintient l'eau du bac à une température constante, ce qui permet premièrement, de maintenir à un niveau constant le flux de chaleur échangé entre la tôle et l'eau de refroidissement et deuxièmement, de garder à un niveau constant la tension de * First of all, the temperature control device keeps the water in the tank at a constant temperature, which firstly makes it possible to maintain the heat flux exchanged between the sheet and the cooling water at a constant level and secondly , to keep at a constant level the tension of
1703917039
a a vapeur dans le siphon formé par les conduits d'évacuation 16, 17 évitant ainsi le désamorçage de ce dernier et l'écoulement de l'eau a a vapor in the siphon formed by the exhaust ducts 16, 17 thus avoiding the defusing of the latter and the flow of water
par les extrémités de la machine.by the ends of the machine.
En second lieu, la présence des électro-vannes 26 a et 26 b dans chacun des circuits d'évacuation, et dont l'ouverture est asservie au débit des pompes d'alimentation, permet d'éviter les effets dés aux pertes de pression dans la machine Le-gr action dans le circuit de retour, en maintenant la pression à l'iitérieur de l'enceinte légèrement supérieure à la pression atmosphérique, permet d'éviter les entrées d'air dans la machine qui nuiraient à In the second place, the presence of the electro-valves 26a and 26b in each of the evacuation circuits, and whose opening is slaved to the flow rate of the feed pumps, makes it possible to avoid the effects of loss of pressure in the machine Le-gr action in the return circuit, maintaining the pressure at the rear of the enclosure slightly higher than the atmospheric pressure, makes it possible to avoid air intakes into the machine which would be detrimental to
son bon fonctionnement.its good functioning.
L'exemple de réalisation de l'invention qui vient d'être décrit a été donné dans une version hybride analogique numérique de l'organe de commande et de régulation 3 Il est bien The exemplary embodiment of the invention which has just been described has been given in a digital analog hybrid version of the control and regulation member 3.
évident que l'on pourrait arriver au même résultat avec un calcula- obvious that we could arrive at the same result with a calcula-
teur numérique programmé Dans ce cas il suffirait de mémoriser les données de consigne e et R ainsi que les tables A 1, A 2 et A 3 programmed digital transmitter In this case it is sufficient to store the setpoint data e and R as well as the tables A 1, A 2 and A 3
dans la mémoire du calculateur et de calculer les valeurs théori- in the calculator memory and calculate the theoretical values
ques du flux thermique 9 ó et de la vitesse Vd'écoulement par exé- heat flow 9 and flow velocity V, for example,
cution de programmes correspondants. corresponding programs.
On notera également que la plupart des opéra- It should also be noted that most of the opera-
tions décrites ci-dessus pourraient également être réalisées ma- described above could also be carried out
nuellement, dans ce cas la commande des pompes pourrait être réalisée par la lecture d'abaques correspondants aux tables AL, In this case, the pumps could be controlled by reading the charts corresponding to the AL tables.
A 2 et A 3 précédemment décrites. A 2 and A 3 previously described.
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