[0001] L'invention concerne le réchauffage inductif des rives d'un produit métallurgique,
et notamment des rives d'ébauches de produit plat sur un train à bande.
[0002] Après sa sortie du train dégrossisseur et avant de s'engager dans le train finisseur,
l'ébauche séjourne environ 1 min à 1 min 30 sur la table d'attente. Ses dimensions
moyennes sont alors couramment de 30 à 50 mm d'épaisseur, 1 à 2 m de largeur et jusqu'à
70 m de longueur.
[0003] En plus d'un refroidissement global important (de l'ordre de 100°C), on observe un
refroidissement préférentiel des rives dû à une plus grande surface d'échange à ces
endroits (effet d'ailette).
[0004] On s'aperçoit que la zone "affectée" par le refroidissement localisé peut s'étendre
sur une distance de plus de 70 mm à partir d'un bord et que l'écart de température
moyenne sur l'épaisseur atteint environ 75°C sur cette distance, la température moyenne
restant à peu près constante au delà et jusqu'à 70 mm de l'autre bord.
[0005] Ce refroidissement localisé induit trois inconvénients majeurs :
- pour maintenir une température minimale en tout point de la bande au train finisseur
(température de fin de laminage), il convient de surchauffer la brame au four de réchauffage.
- un profil thermique hétérogène en fin de laminage conduit à des caractéristiques
métallurgiques non homogènes sur la largeur de bande.
- les rives froides entraînent une usure plus marquée des cylindres du train finisseur
et ce phénomène implique des contraintes d'ordonnancement dans la mise en fabrication
des bandes (cône de laminage). Cette règle est une des limites à la progression de
l'enfournement chaud.
[0006] Des problèmes analogues se posent pour le laminage des tôles fortes.
[0007] La mise en place d'un tunnel sur la table d'attente pourrait atténuer le gradient
de température en rive en freinant le refroidissement global de l'ébauche. De plus,
l'adjonction de brûleurs réchauffant préférentiellement les bords diminuerait de façon
plus marquée le gradient thermique en rive. Cependant, ce chauffage par flamme ne
permet pas de répartir un profil de puissance adapté au problème.
[0008] Il a déjà été proposé, pour effacer les hétérogénéités des rives, un réchauffage
localisé par induction, avec des inducteurs à culasse magnétique en forme de U disposes
sur et sous les rives d'ébauche : le produit défile dans l'entrefer constitué entre
deux inducteurs superposés dont les pôles magnétiques de polarité contraire se font
face.
[0009] On connaît, dans des applications similaires, des inducteurs à culasse magnétique
en forme de "□" dans l'ouverture duquel passe le produit à chauffer (rives de bandes
ou fils et barres), les extrémités de la culasse se faisant face et servant avantageusement
de support aux enroulements du conducteur de courant électrique d'excitation de manière
à constituer des pôles magnétiques bobinés de polarités opposées : FR-A-2 489 645
- (EDF) ; FR-A-2 555 353-(CEM) ou EP -A-0 170 556 - (EDF).
[0010] Le but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif de réchauffage inductif
plus performant que le dispositif connu.
[0011] A cet effet, le dispositif conforme à l'invention comprend des inducteurs à culasse
magnétique en forme de "L" disposés latéralement "à cheval" sur le trajet des rives,
les extrémités de la culasse se faisant face et servant chacune de support d'enroulement
des conducteurs de manière à constituer des pôles magnétiques bobinés de polarités
opposées, et caractérisé en ce que, afin de pouvoir modifier l'entrefer, cette culasse
est formée de deux branches inférieure et supérieure, réunies par une articulation
à pivotement autour d'un axe horizontal, chaque branche étant constituée par un feuilleté
portant, au moins au niveau de l'articulation, deux flasques latéraux dans lequels
sont logés deux demi-arbres de rotation qui ne traversent pas le feuilleté, et un
jeu fonctionnel de forme demi-cylindrique est ménagé entre les feuilletés des deux
branches.
[0012] On sait que l'entrefer, correspondant schématiquement à la distance parcourue "hors
culasse" par le champ magnétique en supposant que celui-ci suit le chemin privilégié
qui lui impose la culasse, est le facteur essentiel du rendement électrique de l'inducteur.
C'est pourquoi on cherche à minimiser ce paramètre.
[0013] Or, si on se fixe des contraintes mécaniques identiques pour le dispositif de réchauffage
connu et le dispositif de l'invention, c'est à dire une même distance ébauche-pôle
magnétique, avec une isolation thermique identique des pôles, il est clair que l'entrefer
entre les deux paires de pôles de l'inducteur en "U" est deux fois plus important
que l'entrefer entre les deux pôles de l'inducteur en "C" conforme à l'invention.
Le rendement de celui-ci est donc meilleur. A titre d'exemple, les rendements ont
été établis expérimentalement pour les deux dispositifs, dans des conditions identiques
(ébauche de 40 mm d'épaisseur, isolation thermique de 15 mm, distance produit-isolation
de 15 mm) : le rendement est de 60 % pour l'inducteur en "C ", et d'environ 50 % pour
l'inducteur en "U".
[0014] De plus, pour les inducteurs en "U", l'induction se répartit sur la paire de pôles.
Pour un même nombre d'ampères- tours de bobines, l'induction est donc moins concentrée
et le profil de puissance induite plus diffus qu'avec les inducteurs en "C" conformes
à l'invention.
[0015] Grâce à la possibilité qu'ils offrent de pouvoir modifier leur entrefer, les inducteurs
de l'invention peuvent s'adapter aux conformations prises par la bande métallique
en défilement à réchauffer en rives, de mieux que s'escamoter rapidement, le cas échéant,
lors du passage de la tête de bande, ou de la queue, généralement incurvées, par simple
basculement, vers l'arrière, de la branche supérieure de la culasse.
[0016] A cet effet, des moyens de réglage du degré d'ouverture des branches sont prévus,
tel qu'un vérin, asservis à un ensemble de capteurs de détection et de position du
produit métallurgique. En outre, la conception même de l'articulation, selon l'invention,
favorise un rendement électrique élevé de l'inducteur, tout en bénéficiant d'une technologie
simple, puisqu'il n'y a pas d'arbre de rotation traversant le feuilleté de la culasse
(et qui, autrement, devrait être pourvu de moyens de refroidissement). On souligne,
au besoin, que le faible jeu fonctionnel de forme semi-cylindrique entre les branches
au niveau de l'articulation a un double rôle : ne pas créer artificiellement des entrefers
supplémentaires, en même temps que d'assurer un guidage des lignes de champ magnétique
dans la culasse, malgré les déformations de la géométrie de celle-ci occasionnées
lors des pivotements.
[0017] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description
ci-après, faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente en perspective schématique un mode de réalisation d'inducteur
en "C" articulé, selon l'invention,
- la figure 2 représente en perspective une implantation d'inducteurs en "C" articulé
dans une installation de réchauffage des rives d'ébauches de bandes d'acier,
- la figure 3 représente schématiquement en vue latérale un dispositif d'actionnement
de l'inducteur en "

" articulé, permettant de régler le degré d'ouverture de l'entrefer,
- la figure 4 est une section IV-IV de l'inducteur de la figure 3,
- les figures 5A et 5B sont deux vues schématiques montrant les étapes de mise en
place des inducteurs en "

"articulé,
[0018] L'inducteur 1 est constitué d'une culasse 2, 3 (ou noyau) en tôle ferromagnétique
feuilletée, conformée en "C", et, dont les extrémités, formant les pôles magnétiques,
se font face et servent de support pour les enroulements électriques 4 et 5 placés
en vis à vis, bobinés dans le même sens et alimentés en courant alternatif sous une
fréquence de plusieurs centaines de Hz. Un produit métallurgique en bande 6 défile
dans le sens de la flèche 7 dans l'entrefer de l'inducteur 1 (espace séparant les
deux pôles du C). Les rives de la bande 6 sont réchauffées par les courants de Foucault
qui s'y développent. Une protection thermique 23, telle qu'un bouclier 23 en matière
réfractaire, est de préférence prévue (fig. 3) pour protéger les pôles du rayonnement
du produit 6.
[0019] La culasse magnétique est constituée de deux branches 2 et 3 articulées autour d'un
axe 8 situé sensiblement au milieu du corps du "C". Comme on le voit clairement sur
la fig. 4 les feuilletés 2a et 3a des branches supérieure 2 et inférieure 3 sont serrés
entre des flasques rapportés 2b et 3b dans lequels est réalisée l'articulation : deux
demi-arbres -ou pivots- 8a, 8b, qui ne traversent pas le feuilleté, mais alignés sur
l'axe 8 de part et d'autre du feuilleté, sont frettés dans les flasques 3b formant
une chappe. Les demi-arbres 8a, 8b portent des roulements 9 dont la cage extérieure
est frettée dans les flasques 2b de la branche supérieure 2 et qui viennent à califourchon
sur les flasques 3b de la branche inférieure 3 au niveau de l'articulation.
[0020] Dans l'exemple représenté sur les figures, les flasques recouvrent latéralement l'intégralité
de la culasse. Cela n'est pas indispensable. L'essentiel est que ces flasques soient
prévus au moins à l'endroit de l'articulation.
[0021] Les feuilletés 2a, 3a sont conformés en portion cylindrique d'axe 8 à leur extrémité
articulée, de manière à ne laisser entre-eux qu'un simple jeu fonctionnel 10 (environ
1 mm) entrai- nant un flux de fuites magnétiques le plus réduit possible, quelque
soit la configuration géométrique de l'inducteur. La demi-branche inférieure 3 est
supportée par un bras 11, lui-même relié à un longeron 12 commun à une rangée d'inducteurs
(cf. fig. 2) implantés, par exemple, en amont d'un train finisseur 19. Un vérin double-effet
13 articulé, d'une part, sur le bras 11, d'autre part, sur la demi-branche supérieure
2, a ses chambres de pression reliées à un actionneur 14 asservi à un ensemble de
capteurs 15 de position du produit métallurgique 6. Les capteurs 15 commandent également,
au moyen de vérins non représentés, le déplacement latéral des longerons 12 dans le
sens de l'une ou l'autre des flèches 16 (fig. 2).
[0022] Par la combinaison des mouvements de guidage latéral et de pivotement vertical des
inducteurs en "C ", il est possible de résoudre les problèmes d'engagement ou de désengagement
du produit métallurgique en bande 6, ainsi que les problèmes liés aux variations de
position du produit dans l'entrefer en cours de défilement.
[0023] Les figures 5A et 5B montrent les étapes de mise en place des inducteurs. Les inducteurs
1 sont en position écartée, et ouverte, de manière à laisser complètement le passage
à la bande 6, et notamment à la tête de bande qui peut être recourbée vers le haut
et ne pourrait donc pas passer normalement dans l'entrefer des inducteurs en position
de travail. Quand le produit 6 est en place, les vérins commandant le déplacement
des longerons 12 sont actionnés de manière à rapprocher les inducteurs 1, dans le
sens des flèches 17 (fig. 5A), du produit 6. Ensuite, les demi-branches supérieures
2, actionnées par les vérins 14, basculent dans le sens des flèches 18 (fig. 5B) de
manière à "fermer" l'inducteur, jusqu'à atteindre l'entrefer désiré en fonction de
la nature et de la géométrie du produit métallurgique 6.
[0024] En cours de défilement, les éventuelles déviations latérales du produit 6 peuvent
être prises en compte par un déplacement latéral conséquent des inducteurs 1.
[0025] En fin de défilement, là où la queue de bande incurvée pourrait endommager les inducteurs
1, on procède à l'escamotage de la branche supérieure par basculement vers l'arrière
à l'aide des vérins 13.
[0026] Le guidage latéral des inducteurs permet aussi d'adapter le dispositif de réchauffage
à différentes largeurs de produit métallurgique.
[0027] Toutefois, contrairement à l'articulation de la culasse, le guidage latéral des inducteurs
représente une forme de réalisation, certes avantageuse, mais nullement impérative,
si, par exemple c'est toujours le même produit ou type de produit qui défile dans
l'entrefer et que son défilement est bien maîtrisé. De même, la localisation de l'articulation
peut, bien entendu, être choisie sur le corps du "

" ailleurs qu'en son milieu.
1. Dispositif de réchauffage inductif de rives d'un produit métallurgique en défilement,
du type comportant des inducteurs à culasse magnétique en forme d'un "C ", disposés
latéralement "à cheval" sur le trajet des rives, les extrémités de la culasse se faisant
face et formant des pôles magnétiques bobinés de polarités opposées, dispositif caractérisé
en ce que, dans le but de pouvoir modifier l'écartement desdits pôles, la culasse
est formée de deux branches (2, 3) réunies par une articulation à pivotement autour
d'un axe (8), chaque branche étant constituée par un feuilleté (2a, 3a) portant, au
moins au niveau de l'articulation, deux flasques latéraux (2b, 3b) dans lesquels sont
logés deux demi-arbres et rotation (8a, 8b) qui ne traversent pas le feuilleté, et
en ce que un jeu fonctionnel (10) de forme demi-cylindrique est ménagé entre les feuilletés
(2a, 2b) des deux branches.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens (13, 14)
de réglage du degré d'écartement des branches articulées (2, 3) sont prévus, asservis
à un ensemble de capteurs (15) de position du produit métallurgique (6).
3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage
comprenent un vérin double effet (13)
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdits moyens de
réglage exercent leur effet sur la branche supérieure (2) de la culasse des inducteurs.
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les inducteurs sont
pourvus de moyens (11, 12) de guidage latéral.
6. Inducteur destiné à un dispositif de réchauffage inductif des rives d'un produit
métallurgique en défilement, et présentant une culasse magnétique en forme de "C",
à pôles bobinés se faisant face, caractérisé en ce que ladite culasse est formée de
deux branches (2, 3) réunies par une articulation autour d'un axe de rotation (8),
chaque branche étant formée par un feuilleté (2a, 3a) de tôles ferromagnétiques portant
deux flasques latéraux (2b, 3b) dans lesquels sont logés deux pivots (8a, 8b) de part
et d'autre des feuilletés et alignés sur l'axe (8), en ce que un jeu fonctionnel de
forme demi-cylindrique (10) et ménagé entre les deux branches, et en ce que des moyens
(13, 14) sont prévus pour régler l'écartement des branches.
7. Inducteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage
comprenent un vérin double effet (13).
8. Inducteur selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que lesdits moyens de
réglage exerce leur effet sur la branche supérieure (2) de la culasse.
9. Inducteur selon la revendication 6 à 7, caractérisé en ce que ses pôles sont dotés
d'une protection thermique (23).