LU82210A1 - Perfectionnements aux procedes et dispositifs de controle de la coulee continue des metaux - Google Patents

Description

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BL-2835/EM/BM

C 2000/8002.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk 3. BRUXELLES, (Belgique) .

Perfectionnements aux procédés et dispositifs de contrôle de la coulée continue des métaux.

La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés de contrôle de la coulée continue des métaux. Ils sont spécialement applicables dans le cas où il s' agit de la coulée continue de l'acier.

L'évolution correcte du processus de coulée continue des métaux dépend, comme on le sait, d'un grand nombre de facteurs ou paramètres, parmi lesquels on peut citer la vitesse d’extraction du lingot hors de la lingotière, la température de coulée du métal, le profil thermique du lingot, lié au t mode et à l'intensité du refroidissement secondaire du

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2.- * r.

t * I lingot, la synchronisation du mouvement entraîneur des I rouleaux extracteurs, etc..., il est particulièrement important que tous ces facteurs soient bien réglés et ajustés, ceci afin d'éviter des accidents qui pourraient être graves, tels que par exemple la percée du lingot, spécialement dans des régions où l'épaisseur de sa peau et par suite sa résistance sont l'une et l'autre très faibles.

Toutes choses égales, il est important pour l'aciériste de trouver la meilleure combinaison des valeurs à attribuer à ces différents paramètres pour obtenir la plus grande I productivité possible de la machine de coulée, sans pour cela nuire à la qualité du métal coulé ou entrer dans une zone de risques incompatibles avec des règles impératives de sécurité.

Parmi les défauts que l'on observe habituellement au cours d'une opération de coulée continue, on peut no-| tamment citer le gonflement du lingot ehtre rouleaux consécutifs, (lequel dû dans le cas de l'acier, à la pression ferrostatique existant à l'intérieur du lingot, conduit à l'apparition de I diverses sortes d’autres défauts, tels que des criques, fis sures, ségrégations, etc...

Pour se rendre compte de la valeur du gonflement du lingot et y porter remède, la demanderesse a déjà proposé un procédé original.

Selon ce procédé, en un endroit déterminé de la ligne de coulée ou en deux endroits de cette ligne situés en

Iface l'un de l'autre vis-à-vis de deux faces opposées du lingot, on enlève, de préférence de façon continue, la couche d'oxyde qui recouvre le métal sain du lingot, on détermine l'épaisseur du lingot en cet endroit en repérant, par un moyen optique con-\ nu en soi, la position des plages nettoyées, soit l'une par rap- j port à l'autre (dans le cas de deux plages), soit par rapport , à un repère déterminé (dans le cas d'une seule plage) et on compare l'épaisseur ainsi obtenue avec une épaisseur considérée comme t 3.- ! ' idéale; le cas échéant, on modifie dans le sens approprié, un ou plusieurs des paramètres de coulée pour que l'épaisseur mesurée devienne ou reste égale à l'épaisseur considérée comme idéale.

La présente invention a pour objet également un procédé du genre de celui ci-dessus rappelé, mais présentant par rapport à ce procédé connu, des perfectionnements techniques et divers avantages qui seront explicités plus loin.

Avant de définir les caractéristiques essentielles du nouveau procédé, on va décrire un mode de réalisation du dispositif en permettant la mise en oeuvre et facilitant sa compréhension. Ce mode de réalisation est représenté schématiquement, non à l'échelle et sans caractère de limitation, à la figure 2 ci-annexée, la figure 1 pour sa part, schématisant le problème à résoudre.

Sur la figure 1, est représenté un lingot de métal, en coulée continue, se déplaçant par exemple de façon incurvée connue, dans le sens de la flèche 2, tout en passant entre deux séries de rouleaux, guide et de support, dont deux paires consécutives sont schématisées en 3 et 4. Les rouleaux d'une même paire sont maintenus à une interdistance déterminée, fonction de multiples paramètres; dimension du lingot à couler, température, position de la paire sur le trajet du lingot, etc...

Entre ces deux paires de rouleaux, la couche métallique externe du lingot en cours de solidification progressive est soumise à une pression ferrostatique (dans le cas de 1' - acier) , due à la partie encore liquide du métal se trouvant au centre du lingot. Sous l'effet de cette pression, la dite couche peut se déformer vers l'extérieur chaque fois qu'elle passe entre deux rouleaux consécutifs, avec tous les inconvénients que comporte une telle suite de déformations alternativement vers l'extérieur, entre des rouleaux consécutifs, puis vers l'intérieur, lors du passage du lingot entre les rouleaux d'une même J paire.

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Sur la figure 1, un tel gonflement est schématisé en 5 et 6.

Sur la figure 2, le lingot est représenté en 1, deux rouleaux consécutifs en 3 et 4, et la partie gonflée en 5.

Le dispositif utilisé comporte 3 palpeurs, munis chacun d'une tête (patin, galets, etc...) d'extrémité 7, 8, 9, la tête 7 étant maintenue appuyée contre le rouleau 3, en sa génératrice la plus éloignée du lingot, le galet 8 étant maintenu appuyé contre le rouleau 4, en sa génératrice la plus éloignée du lingot, le palpeur 9 étant maintenu appuyé contre la partie gonflée 5 du lingot, les organes d'appui étant par exemple des ressorts 21, 22, 23 (accompagnés ou non de vérins).

; Les trois galets 7, 8, 9 sont supportés chacun par une tige 10, 11, 12 munie d'un circuit de refroidissement par eau (non schématisé). Ces trois tiges peuvent coulisser chacune dans un guide approprié (13, 14, 15) qui les maintient sensiblement parallèles entre elles et coplanaires. Les extrémités 16 et 17 des tiges 10 et 12 sont reliées par une tringle 18 servant de base mobile, à l'intervention d'éléments de rotation sans jeu axial 19 et 20. L'extrémité 24 de la tige 11 peut coulisser à faible jeu, au travers d'un trou 25 pratiqué au milieu de la tringle 18. Il suffit de mesurer, par un moyen connu en soi, par exemple un transformateur différentiel, à noyau plongeur, la »distance qu'il y a entre un point fixe quelconque 26 de la tige 12 et le point 27 de contact théorique entre l'axe de la tringle . 18 et l'axe de la tige 12. Le cette façon, on peut connaître, de manière permanente, la valeur du gonflement du lingot en sa partie 5 par variation de sa position, par rapport à une base j connue, comme rapportée elle-même au plan constitué par les deux 1 j génératrices les plus externes des deux rouleaux concernés.

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5.-

Afin de pouvoir calculer le gonflement du lingot de façon plus précise, on peut compléter la mesure indiquée ci-dessus, par une autre permettant la détermination du diamètre réel du rouleau à l'endroit du contact théorique avec le lingot. Pour ce faire, au moyen d'un capteur approprié 28-29, on mesure, de préférence de façon permanente, le diamètre horizontal du rouleau, si possible dans le même plan vertical que celui des trois tiges 7, 8, 9 et l'on compare avec cette même valeur, mesurée .lorsque le cylindre n'est pas en charge, par exemple avant le début de la coulée; la différence en ces deux valeurs correspond à la dilatation horizontale du cylindre en charge, elle permet de déterminer en première approximation la compression dans le sens vertical*

Connaissant ensuite par mesure, la position réelle de Ja génératrice de contact du rouleau avec un palpeur tel que 7, position mesurée par rapport à une base fixe, on peut déterminer la position théorique de la génératrice supérieure du dit cyl-ndre, en tenant compte de sa flexion due à son poids, sa portée, le poids du lingot, la pression ferrostatique, etc...

On peut ai;*si en déduire la valeur du gonflement vrai du lingot.

La même op#ration effectuée du côté concave du lingot permet alors de calcules l'épaisseur réelle du lingot au droit des deux rouleaux d'un# même paire.

Ayant ainsi décrit une réalisation possible du dispositif de l'invention, on peut définir les caractéristiques du procédé qu'il permet de mettre en oeuvre.

Le procédé, objet de la présente invention, selon lequel on désire mesurer le gonflement d'un lingot de coulée continue s-*us l'effort de la pression ferrostatique, lorsqu'au cours de s'a refroidissement il se déplace entre deux paires consécutives -¾ rouleaux d'entraînement et/ou de support ou de guidage, e*t essentiellement caractérisé en ce que * a) l'on considère, par rapport à une base mobile, la position I de deux points situés chacun sur la périphérie de l'un, « * 6.- respectivement de l'autre de deux rouleaux consécutifs, cha-ü cun de ces deux points étant déterminé par l'intersection d' | un axe de référence fixe avec le dit rouleau, et on maintient constante la distance entre l'un des dits points d'intersection et un point déterminé de la base, ainsi que celle entre l'autre point d'intersection et un autre point déterminé de la base, | b) l'on relève, par exemple par un palpeur mis en contact avec t le lingot à l'endroit du gonflement à mesurer, la position du dit contact par rapport à un 3ème point de la même base, c) à partir du diamètre supposé connu du rouleau, de la géométrie des palpeurs, de l'orientation de leur déplacement, de la position de la base et des mesures effectuées, l'on dé duit la valeur du gonflement ainsi que ses variations éventuelles .

Suivant une première-variante avantageuse du procédé de l'invention, les 2 axes de référence sont définis comme passant chacun par le centre d'un rouleau et par le centre de courbure de l'arc de circonférence passant par les axes des deux rouleaux considérés ainsi que celui d'au moins un des rouleaux adjacents.

Selon une seconde variante avantageuse de ce même procédé, les 2 axes de référence sont parallèles, passent par les axes des deux rouleaux considérés et sont de préférence perpendiculaires au plan constitué par les axes des deux rouleaux.

Dans l'un comme dans l'autre cas, la base est de préférence rectiligne et est avantageusement déposée de manière à faire des angles égaux avec les axes de référence.

La base déterminée est mobile et est avanta-! geusement constituée par la ligne idéale reliant les extrémités j des deux palpeurs de rouleaux; elle est utilisée comme référence pour mesurer les déplacements relatifs du palpeur de lingot, ! | spécialement lorsque l'axe de ce palpeur intersecte la dite base.

7.- A titre d'exemple, le calcul du gonflement du lingot a été effectué dans le cas ou les 3 palpeurs sont parallèles entre eux et disposés comme indiqués sur la figure 3 ci-jointe; il a fourni le résultat suivant : G = E -Et (F'F)° - F'F + <G G‘>° - G G‘ 0 2 2 formule dans laquelle :

Eq = l'indication du capteur (relatif au gonflement) . en 1'absence de charge,(pris par rapport à Lt ou ligne théorique sans charge), E = l'indication de ce même capteur, mais en charge (pris par rapport à LG, ou ligne de gonflement en charge) , (F1 F) et (G G1 ) sont les diamètres des deux rouleaux, o o en l'absence de charge, F'F et G'G sont les diamètres de ces mêmes rouleaux, en charge, diamètre parallèle à la partie du lingot qui se trouve à l'endroit du contact théorique avec le rouleau considéré.

Le procédé peut être mis en oeuvre aussi bien du côté concave que du côté convexe du lingot, ce qui permet de déterminer son épaisseur réelle, compte tenu des déformations des rouleaux sous l'effort des différents paramètres qui l'influencent (poids du rouleau, poids du lingot, hauteur ferrostatique, •.. ) .

La présente invention a encore pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.

Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte : - trois palpeurs dont l'un est destiné à être appuyé contre la partie gonflée du lingot, et les deux autres contre un endroit déterminé des deux rouleaux situés de part et d'autre de la dite partie, ces trois palpeurs étant supportés chacun par une tige, les trois tiges étant de préférence parallèles entre I elles et coplanaires, k- » h I 8.- k i | - des moyens élastiques pour maintenir les trois palpeurs res-

Ipectivement 2 contre les deux rouleaux et celui central contre le lingot, - des moyens pour permettre aux trois palpeurs de se déplacer, de préférence en restant parallèles entre eux et suivant l'axe ' de leur tige support, - des moyens pour mesurer le déplacement d'un point quelconque de la tige correspondant à la partie gonflée du lingot, me-’ sure effectuée par rapport à une tringle reliant les extré mités des deux tiges adjacentes.

Suivant une modalité constructive intéressante ce dispositif comporte en outre des moyens pour mesurer, pendant la coulée continue, celui des diamètres des rouleaux qui est parallèle à la partie du lingot qui se trouve à l'endroit de son i contact avec le rouleau considéré.

Par ailleurs, tout assemblage constitué de composants remplissant les mêmes fonctions de la même façon doit être considéré comme faisant partie du domaine de la présente invention.

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Claims (7)

1. Procédé de contrôle de la coulée continue des métaux, caractérisé en ce que : a) l'on considère, par rapport à une base mobile, la position de deux points situés chacun sur la périphérie de l'un, respectivement de l'autre de deux rouleaux consécutifs, chacun de ces deux points étant déterminé par l'intersection d'un axe de référence fixe avec le dit rouleau, et on maintient constante la distance entre l'un des dits points d'intersection et un point déterminé de la base, ainsi que celle entre l'autre point d'intersection et un autre point déterminé de la base, n l'on relève, par exemple par un palpeur mis en contact avec le lingot à l'endroit du gonflement à mesurer, la position du dit contact par rapport à un 3ème point dë la même base, q) à partir du diamètre supposé connu du rouleau, de la géométrie des palpeurs, de l'orientation de leur déplacement, de la position de la base et des mesures effectuées, on déduit la valeur du gonflement ainsi que ses variations éventuelles.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les 2 axes de référence sont définis comme pas- * sant chacun par le centre d'un rouleau et par le centre de courbure de l'arc de circonférence passant par les axes des deux roüleaux considérés ainsi que celui d'au moins un des rouleaux adjacents.

3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les 2 axes de référence sont parallèles, passent par les axes des deux rouleaux considérés et sont de préférence I perpendiculaires au plsr. constitué par les axes des deux rouleaux. r m 10.- f ι *

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3/ caractérisé en ce que la base est de préférence rectiligne et est disposée de manière à faire des angles égaux avec les axes de référence.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la base déterminée est mobile et est constituée ' par la ligne idéale reliant les extrémités des deux palpeurs de rouleaux; et en ce qu'elle est utilisée comme référence pour me- Isurer les déplacements relatifs du palpeur de lingot, spécialement lorsque l'axe de ce palpeur intersecte la dite base.

6. Dispositif de contrôle de la coulée con-• tinue des métaux, caractérisé en ce qu'il comporte : I - trois palpeurs dont l'un est destiné à être appuyé contre la partie gonflée du lingot et les deux autres contre un endroit déterminé des deux rouleaux situés de part et d'autre de la dite partie, ces trois palpeurs étant supportés chacun par une tige,, les trois tiges étant de préférence parallèles entre jf elles et coplanaires, :| - des moyens élastiques pour maintenir les trois palpeurs res pectivement 2 contre les deux rouleaux et celui central, contre j 1 le lingot, } - des moyens pour permettre aux trois palpeurs de se déplacer, de préférence en restant parallèles entre eux et suivant l’axe ! de leur tige support, | ! - des moyens pour mesurer le déplacement d'un point quelconque i de la tige correspondant à la partie gonflée du lingot, mesure effectuée par rapport à une tringle reliant les extrémités des j deux tiges adjacentes. | / 11.- N » ·

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour mesurer, pendant la coulée continue, celui des diamètres des rouleaux qui est parallèle à la partie du lingot qui se trouve à l'endroit de son contact avec le rouleau considéré. «