Procédé et installation pour effectuer le refroidissement contrôlé de tôles

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé pour effectuer le refroidissement contrôlé de tôles en vue d'obtenir une structure cristalline parfaitement définie du métal la composant.

[0002] Elle concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.

[0003] On connaît notamment un procédé de refroidissement de tôles sortant de laminoirs permettant d'atteindre des vitesses de refroidissement élevées en vue de traiter des tôles d'épaisseur importante sans pour autant augmenter de façon prohibitive les puissances mises en jeu. Ce procédé et la machine pour sa mise en oeuvre sont décrits dans FR-A-2 223 096.

[0004] Selon ce procédé, dès la fin du laminage, la plaque de tôle chauffée est présentée horizontalement à l'entrée d'une enceinte dans laquelle elle est entraînée d'un mouvement uniforme de translation au moyen de rouleaux. Simultanément, une lame d'eau de hauteur constante et animée d'une grande vitesse circule sur les deux faces de la plaque pour dissiper la chaleur de la tôle.

[0005] Ainsi, chaque élément de surface du métal est en contact, à l'intérieur de l'enceinte, avec une masse de fluide régulièrement renouvelée. Le flux thermique correspondant échangé entre la plaque et l'eau est d'autant plus élevé que la vitesse d'écoulement de l'eau est plus grande ; il est possible grâce à ce procédé d'extraire un flux thermique de l'ordre de 3 x 10⁶ W/m². Cette valeur correspond à la vitesse de refroidissement à coeur de 30 °C/s d'une plaque épaisse de 30 mm. 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 martensitique d'une tôle d'acier au carbone manganèse contenant environ 0,17 % de carbone et 1/4 % de manganèse, sans autre élément d'alliage. Il va de soi que l'application de ce même traitement 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 également une structure martensitique.

[0006] 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 donnée. En effet, l'opération de refroidissement se traduit généralement par la trempe martensitique du métal et une opération de revenu, caractérisée pour l'acier par un maintien de durée convenable à une température inférieure à 710 °C, doit succéder à l'opération de refroidissement. Or, les études relatives aux transformations en refroidissement montrent que la vitesse de refroidissement détermine la structure d'un acier de composition donnée. Certaines phases, notamment bainite, ou mélange de phases, bainite et perlite à grains très fins, caractérisées par de bonnes propriétés mécaniques de ténacité et de ductilité, peuvent être recherchées dans le cas de nuances convenables d'acier.

[0007] Ainsi, dans la mesure où il serait possible de maîtriser 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 revenu supplémentaire.

[0008] L'invention a donc pour but de fournir un procédé et une machine 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 structures souhaitées.

[0009] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour contrôler le refroidissement d'une tôle en vue de lui conférer 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, dont on règle le débit et dont on mesure la température, caractérisé en ce que, en fonction de l'épaisseur de la tôle et de la vitesse de refroidissement désirée, on détermine un flux thermique théorique devant être échangé entre la tôle et le fluide de refroidissement ; on calcule une vitesse d'écoulement théorique du fluide sur la tôle en fonction de la température d'arrivée du fluide de refroidissement et du flux thermique théorique ; on règle le débit du fluide de refroidissement en fonction de la vitesse théorique calculée ; on détermine une température théorique du fluide de refroidissement, en fonction du flux thermique ; on compare cette température théorique à la température mesurée, et l'on effectue une régulation de la température d'arrivée du fluide de refroidissement en fonction de cette température théorique.

[0010] L'invention a aussi pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, ladite installation comprenant une machine composée d'une enceinte comportant des moyens pour faire circuler un fluide de refroidissement qui se déplace à peu près parallèlement à la tôle, un bac de refroidissement, 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, un dispositif de commande du débit du fluide de refroidissement et un dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de calcul du flux thermique théorique et un organe de calcul de la vitesse théorique, relié à l'organe de calcul du flux thermique théorique et au dispositif de mesure de la température, un dispositif de régulation de la température du fluide de refroidissement introduit dans l'enceinte, comportant deux entrées reliées respectivement au dispositif de mesure de la température du fluide de refroidissement et à un dispositif fournissant une valeur théorique de la température du fluide de refroidissement, et une sortie reliée à au moins une électro-vanne insérée dans un circuit d'alimentation en eau froide dudit bac de refroidissement.

[0011] Suivant une autre caractéristique, l'invention comprend des moyens de régulation de la pression du fluide à l'intérieur de l'enceinte.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels :

la Figure 1 représente l'installation pour effectuer le refroidissement contrôlé des tôles ; et

la Figure 2 représente un mode de réalisation des moyens de commande et de régulation suivant l'invention.

[0013] L'installation représentée à la Fig. comprend une machine de refroidissement 1, un bac de refroidissement 2, ainsi qu'un dispositif de commande et de régulation 3.

[0014] La machine de refroidissement 1 est du type général décrit dans la demande de brevet n° 2 223 096. Cette machine est constituée d'une série de rouleaux de support et de guidage 4a, 4^b jusqu'à 8a, 8^b. 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 b pour les éléments inférieurs.

[0015] La machine comprend une enveloppe ou enceinte métallique 9 qui s'étend entre les rouleaux de guidage en 10a, 10^b, et entoure ces rouleaux en 11^a, 11^b. Les parois planes 10a, 10^b sont à peu près parallèles et sont séparées par un intervalle supérieur à l'épaisseur de la tôle, de façon à délimiter avec cette dernière deux chambres ou canaux 12a, 12^b d'épaisseur c. Des moyens de circulation d'eau comprennent au moins un conduit d'alimentation 13a, 13^b, 14a, 14^b s'étendant par exemple sur toute la longueur des rouleaux 5^a, 5^b, 7^a, 7^b et au moins un conduit d'évacuation 15^a, 15^b, 16^a, 16^b, 17^a, 17^b s'étendant également sur toute la longueur des rouleaux 4^a, 4^b, 6⁸, 6^b et 8^a, 8^b.

[0016] Le bac de refroidissement 2 contient l'eau de refroidissement ; 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 l'eau qui revient de la machine de refroidissement.

[0017] Il comporte également sur sa partie supérieure un orifice de trop plein 22.

[0018] Les orifices 18 et 19 de sortie d'eau du bac 2 sont reliés aux conduits d'alimentation 13a, 13^b, 14a, 14^b de la machine par des conduits 23a, 23^b par l'intermédiaire de pompes d'alimentation 24a, 24^b. Les orifices d'entrée d'eau 20, 21 du bac 2 sont reliés aux conduits d'évacuation 15^a, 15^b, 16^a, 16^b, 17^a, 17^b par des conduits 25a, 25^b au travers d'électro-vannes 26a, 26^b. Une électro-vanne 27 montée sur la conduite 28 assure l'alimentation en eau froide du bac.

[0019] Le dispositif de commande et de régulation 3 est constitué essentiellement par un calculateur qui peut être de type numérique, analogique ou hybride, ce dernier type étant adapté pour effectuer des traitements à la fois sur des grandeurs numériques et analogiques.

[0020] Le dispositif de commande et de régulation 3 représenté est de type hybride, il assure la commande et la régulation du débit des pompes 24a, 24^b et des électro-vannes 26a, 26^b et 27. Il est relié par ses entrées 1¹, 1² 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 entrant dans la machine de refroidissement. Les valeurs de consigne R et e sont transmises selon une forme codée binaire aux entrées I¹ et I² du dispositif 3. L'entrée 1³ est reliée à un capteur 30 de la pression atmosphérique P°. Les sorties 1⁴ et 1⁵ transmettent les ordres de commande aux pompes 24a et 24^b. L'entrée 1⁶ reçoit, d'une sonde thermométrique 32 disposée à l'intérieur du bac 2, la valeur de la température du liquide de refroidissement. Cette valeur de température est reçue sous la forme d'un signal analogique et sous la forme d'un mot binaire de plusieurs bits. Les sorties I⁷ à I⁹ assurent les commandes respectives des électro-vannes 27, 26^b et 26a. Enfin, l'entrée I¹⁰ reçoit la valeur de la pression P relative de l'eau à l'entrée de l'enceinte 9 de la machine et transmise par un capteur de pression 33.

[0021] 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 Ø 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^a et 24^b, un organe 37 de régulation de la température de l'eau dans le bac 2 et un organe 38 de régulation de la pression à l'intérieur de l'enceinte 9 de refroidissement.

[0022] L'organe 34 est constitué par une mémoire morte programmable qui contient une table A₁ donnant les valeurs du flux thermique Ø correspondant à différentes valeurs de consigne R et e. Cette table A₁ 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, notamment le flux de chaleur échangé à la surface de la tôle. Ces calculs faisant intervenir les équations de la chaleur, aboutissent à des formules compliquées et il est préférable de construire la table A₁ directement à partir d'essais pratiqués sur plusieurs épaisseurs de tôle et pour des vitesses de refroidissement différentes.

[0023] L'organe 35 est également constitué par une mémoire morte programmable qui contient une table A₂ 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 température 0 de l'eau de refroidissement. Cette table A₂ est déterminée à partir de la relation qui lie le flux thermique 0 échangé, à la vitesse d'écoulement de l'eau de refroidissement et qui est donnée par la formule :

où α(θ) est un coefficient qui ne dépend que de la température de l'eau de refroidissement.

[0024] Cette formule a été obtenue à partir d'essais qui ont permis d'établir une relation entre des nombres caractéristiques de l'échange thermique et de l'écoulement.

[0025] L'organe 36 est également constitué par une mémoire morte programmable qui contient en mémoire une table A₃ donnant les valeurs du débit des pompes en fonction des valeurs de la vitesse de l'eau de refroidissement lue dans la mémoire de l'organe 35.

[0026] Cette table peut facilement être construite à partir des caractéristiques techniques des pompes. L'organe 35 contient également un convertisseur numérique-analogique, non représenté, relié à la sortie de sa mémoire, nécessaire pour délivrer les signaux analogiques de commande des pompes 24a et 24b.

[0027] La mémoire de l'organe 34 est connectée par ses deux entrées d'adressage aux entrées Il et 1² du dispositif 3 et par sa sortie, d'une part, à une entrée d'adressage de la mémoire de l'organe 35 et, d'autre part, à l'entrée d'un circuit 39 de multiplication situé dans l'organe de régulation 37. La mémoire de l'organe 35 est reliée sur sa deuxième entrée d'adressage à l'entrée 1⁶ du dispositif 3 recevant le mot binaire transmis par la sonde thermométrique 32.

[0028] La sortie de l'organe 35 est reliée à l'entrée d'adressage de la mémoire de l'organe 36 et la sortie de l'organe 36 est connectée aux sorties 1⁴ et 1⁵ du calculateur 3.

[0029] 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 + Δθ et - Δθ de régulation de la température de l'eau contenue dans le bac 2. Il est constitué également de circuits de sommation 43 et 44, d'un circuit de soustraction 45, de comparateurs 46 et 47 et d'un organe 50 de commande de l'électro-vanne d'apport d'eau 27. Les constantes p et q sont définies à partir des caractéristiques de l'installation par les formules suivantes :

et

où

0₀ représente la température minimum de l'eau industrielle utilisée en tant que fluide de refroidissement.

6_c est la valeur critique de la température de l'eau de refroidissement correspondant à la tension de vapeur p = p_o - u₁.

p_o étant la pression atmosphérique et u₁ la hauteur des siphons formés par les conduits supérieurs d'évacuation (15a, 16a, 17a) de la machine.

[0030] Pendant l'opération de refroidissement la température de l'eau de refroidissement doit naturellement être comprise entre ces deux valeurs.

[0031] 0_M et 0_m sont déterminés à partir de la formule (I) pour les valeurs respectives de θ₀ et θ_c et pour des valeurs V de vitesse de la lame d'eau correspondantes, sachant que la vitesse V de la lame doit être supérieure à une vitesse critique V_c pour que le fluide de refroidissement remplisse l'enceinte. Cette vitesse critique correspond à une pression dynamique, exprimée en hauteur d'eau, égale à l'épaisseur du tunnel.

[0032] Le circuit 39 de multiplication par une constante est constitué de façon connue par un convertisseur numérique/analogique composé d'un réseau de cellules de résistances (R, 2R) en π dont on fait varier la tension d'alimentation en fonction de la valeur de la constante q.

[0033] Le circuit de sommation 43 est connecté par une entrée à la sortie du circuit 39 et par son autre entrée au curseur du potentiomètre 40.

[0034] Le circuit de sommation 44 est connecté par une entrée à la sortie du circuit 43 et par son autre entrée au curseur du potentiomètre 41. Le circuit de soustraction 45 est connecté par une entrée à la sortie du circuit 43 et par son autre entrée au curseur du potentiomètre 42.

[0035] Le comparateur 46 a deux entrées, l'une est reliée à la borne d'entrée 1⁶ du dispositif 3 pour recevoir le signal analogique transmis par la sonde thermométrique 32 et l'autre est reliée à la sortie du circuit 44. Le comparateur 47 a également deux entrées, l'une est reliée à la borne d'entrée 1⁶ du dispositif 30 pour recevoir le signal analogique transmis par la sonde thermométrique 32, l'autre est reliée à la sortie du circuit 45. Les sorties des comparateurs 46 et 47 sont reliées à deux entrées respectives de l'organe 50.

[0036] L'organe de régulation 38 est constitué du potentiomètre 51, du circuit de sommation 52 et du comparateur 53. Le circuit 52 a deux entrées dont l'une est connectée à la borne 1³ de l'organe 3 et l'autre est connectée au curseur de potentiomètre 51.

[0037] 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 I¹⁰ du dispositif 3. La sortie du comparateur 53 est connectée aux bornes de sortie 1⁸ et I⁹ du dispositif 3.

[0038] Sur la Fig. 2 figurent également les dispositifs d'affichage des valeurs de consigne R et e du tableau d'affichage 29. Ces dispositifs sont constitués par des codeurs analogiques numériques 54 et 55 dont les sorties parallèles sont connectées respectivement aux bornes d'entrée I¹ et I² du dispositif 3. Ces codeurs peuvent être constitués par de simples registres d'interrupteurs dont l'état représente par exemple la valeur décimale codée en binaire de la valeur de consigne. On a également fait figurer sur la Fig. 2 le capteur de pression atmosphérique 30 relié à la borne 1³ du dispositif 3 et le capteur de pression 33 relié à la borne I¹⁰.

[0039] Le fonctionnement de l'installation de refroidissement est le suivant. L'opérateur dispose des données de fabrication qui sont l'épaisseur e de la tôle et la vitesse de refroidissement R correspondant aux structures recherchées du métal. Ces deux données sont affichées sur les registres d'interrupteurs 55 et 54 du panneau d'affichage 29. Elles sont introduites sur les bornes d'entrée I¹ et I² du dispositif de commande et de régulation 3 en direction des entrées d'adressage de la mémoire de l'organe 34. Ces 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 0 correspondante du flux thermique théorique échangé entre la plaque de tôle et l'eau de refroidissement, suivant la relation 0 = A¹ (R, e).

[0040] L'organe de calcul 35 détermine la vitesse V = A² (0, 0) de la lame d'eau circulant sur la plaque de tôle, en 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 binaires de 0 et 0 transmises respectivement par l'organe 34 et la sonde thermométrique 32.

[0041] Lorsque la vitesse V de l'écoulement de l'eau dans les canaux 12a, 12^b est obtenue de l'organe 35, l'organe 36 de commande agit sur le débit des pompes 24a et 24^b, de façon à ajuster le débit de l'eau de refroidissement dans les conduits 13a, 13^b, 14a 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 données de consigne : e = épaisseur de la tôle, R = vitesse de refroidissement et 0 ₌ température de l'eau contenue dans le bac 2.

[0042] Le dispositif de régulation 37 assure la régulation 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 · Ø qui est proportionnelle à la grandeur Ø du flux thermique échangé entre la plaque de tôle et l'eau de refroidissement. Cette grandeur q - 0 est additionnée à la constante p précitée affichée à l'intérieur de l'organe de calcul 37 sur le potentiomètre 40. La sortie du sommateur 43 délivre donc un signal d'amplitude Of = q - 0 + p. Les limites permises de variation de la température 0f sont affichées sur les potentiomètres 41 et 42, le potentiomètre 41 délivrant une valeur + Δθ et le potentiomètre 42 délivrant une valeur - Δθ. La valeur + Δθ est additionnée à la température de fonctionnement θf dans le circuit de sommation 44 qui délivre en sorti une valeur θf + Δθ. Cette valeur θf + Δθ théorique est comparée à la température de l'eau mesurée dans le bac 2, par le comparateur 46 dont la sortie commande l'organe de commande 50 de l'électro-vanne d'apport d'eau 27 lorsque la température 0 de l'eau mesurée est supérieure à la valeur calculée Δf + Δθ. D'une façon similaire le circuit de soustraction 45 soustrait de la valeur θ calculée, la valeur - Δθ transmise par le potentiomètre 42. Le résultat 0f - Δθ obtenu est comparé à la valeur θ 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 θf - Δθ 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 e affichée sur le potentiomètre 51 et transmet le résultat de la sommation Po + ε à l'entrée du comparateur 53 qui compare cette valeur à la valeur de pression P mesurée par le capteur de pression 33 à l'intérieur de l'enceinte de refroidissement 9. Lorsque la pression P apparaît pour le comparateur 53 supérieure à la pression Po + e celui-ci commande l'ouverture des électro-vannes de retour 26a, 26^b. Par contre, si la pression P est égale ou inférieure à la pression Po + ε le comparateur 53 commande la fermeture des électro-vannes de retour 26a et 26^b, de manière à augmenter la pression P à l'intérieur de l'enceinte de refroidissement.

[0043] L'ensemble des dispositifs de régulation de la température et de la pression qui viennent d'être décrits procurent les avantages suivants.

[0044] 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 vapeur dans le siphon formé par les conduits d'évacuation 16a, 17a, évitant ainsi le désamorçage de ce dernier et l'écoulement de l'eau par les extrémités de la machine.

[0045] En second lieu, la présence des électro-vannes 26a 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 dus aux pertes de pression dans la machine. Leur action dans le circuit de retour, en maintenant la pression à l'intérieur de l'enceinte légèrement supérieure à la pression atmosphérique, permet d'éviter les entrées d'air dans la machine qui nuiraient à son bon fonctionnement.

[0046] 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 évident que l'on pourrait arriver au même résultat avec un calculateur numérique programmé. Dans ce cas il suffirait de mémoriser les données de consigne e et R ainsi que les tables A_i, A₂ et A₃ dans la mémoire du calculateur et de calculer les valeurs théoriques du flux thermique 0 et de la vitesse V d'écoulement par exécution de programmes correspondants.

[0047] On notera également que la plupart des opérations décrites ci-dessus pourraient également être réalisées manuellement, dans ce cas la commande des pompes pourrait être réalisée par la lecture d'abaques correspondants aux tables A_i, A₂ et A₃ précédemment décrites.

Revendications

1. Procédé pour contrôler le refroidissement d'une tôle en vue de lui conférer 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 dont on règle le débit et dont on mesure la température, caractérisé en ce que, en fonction de l'épaisseur de la tôle et de la vitesse de refroidissement désirée, on détermine un flux thermique théorique devant être échangé entre la tôle et le fluide de refroidissement ; on calcule une vitesse d'écoulement théorique du fluide sur la tôle en fonction de la température d'arrivée du fluide de refroidissement et du flux thermique théorique ; on règle le débit du fluide de refroidissement en fonction de la vitesse théorique calculée ; on détermine une température théorique du fluide de refroidissement en fonction du flux thermique théorique ; on compare cette température théorique à la température mesurée et l'on effectue une régulation de la température d'arrivée du fluide de refroidissement en fonction de cette température théorique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la pression aux extrémités de l'enceinte à une valeur supérieure à la pression atmosphérique.

3. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comprenant une machine (1) composée d'une enceinte comportant des moyens (10a, 10^b) pour faire circuler un fluide de refroidissement qui se déplace à peu près parallèlement à la tôle, un bac de refroidissement (2), des moyens (13a, 13^b, 23a, 23^b) pour injecter le fluide de refroidissement contenu dans le bac à l'intérieur de ladite enceinte et des moyens (17a, 17^b, 25a, 25^b) pour évacuer le fluide de refroidissement après son parcours dans l'enceinte de refroidissement, un dispositif de commande (24a, 24^b) du débit du fluide de refroidissement et un dispositif (32) de mesure de la température du fluide de refroidissement, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe (34) de calcul du flux thermique théorique et un organe de calcul (35) de la vitesse théorique, relié à l'organe de calcul (34) du flux thermique théorique et au dispositif (32) de mesure de la température, un dispositif (37) de régulation de la température du fluide de refroidissement introduit dans l'enceinte, comportant deux entrées reliées respectivement au dispositif (32) de mesure de la température du fluide de refroidissement et à un dispositif (39, 43) fournissant une valeur théorique de la température du fluide de refroidissement, et une sortie reliée à au moins une électro-vanne (27) insérée dans un circuit d'alimentation (28) en eau froide dudit bac de refroidissement.

4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif (37) de régulation de la température du fluide de refroidissement comprend un moyen de calcul (39, 43) de la température de refroidissement désirée en fonction du flux thermique calculé par l'organe de calcul (34).

5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le dispositif (37) de régulation de la température du fluide de refroidissement comprend :

- un moyen de calcul (39, 43) de la température de refroidissement désirée en fonction du flux thermique calculé par l'organe de calcul (34) ;

- une sonde (32) de mesure de la température du fluide de refroidissement pénétrant dans ladite enceinte ;

- un comparateur (46, 47) de la température de refroidissement calculée par le moyen de calcul (37, 43) à la température mesurée par la sonde de mesure 32, et

- au moins une électro-vanne (27) insérée dans le circuit d'alimentation (28) en eau froide dudit bac de refroidissement, reliée au comparateur (46, 47),

6. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (38) de régulation de la pression du fluide aux extrémités de l'enceinte.

7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de régulation de la pression (38) du fluide à l'intérieur de l'enceinte comprennent :

- un premier capteur (33) pour mesurer la pression aux extrémités de ladite enceinte (9) ;

- un second capteur (30) pour mesurer la pression atmosphérique ;

- un comparateur (53) relié auxdits capteurs pour comparer la pression mesurée dans l'enceinte à la pression atmosphérique mesurée par le deuxième capteur ;

- au moins une électro-vanne (26a, 26^b) insérée dans lesdits moyens pour évacuer le fluide et commandés par le résultat de la comparaison effectuée par ledit comparateur (53) de telle manière que les électro-vannes soient fermées lorsque la pression mesurée par le premier capteur est inférieure ou égale à la pression atmosphérique.

Claims

1. A process for controlling the cooling of a metal sheet for the purpose of imparting thereto a predetermined crystalline structure, wherein the sheet to be cooled is passed through a case containing a mass of cooling fluid which is regularly renewed, the flow of the cooling fluid being controlled and its temperature measured, characterized in that, according to the thickness of the sheet to be cooled and the desired cooling rate, a theoretical thermal flux is determined, which should be exchanged between the metal sheet and the cooling fluid ; a theoretical flow speed of the fluid on the metal sheet is calculated as a function of the inlet temperature of the cooling fluid and of the theoretical thermal flux ; the flow rate of the cooling fluid is controlled as a function of the calculated flow speed ; a theoretical temperature of the cooling fluid is determined as a function of the theoretical thermal flux ; said theoretical temperature to the measured temperature and the inlet temperature of the cooling fluid is regulated as a function of said theoretical temperature.

2. A process according to claim 1, characterized in that the pressure at the ends of the case is maintained at a value higher than the atmospheric pressure.

3. A plant for carrying out the process according to claim 1, comprising a machine (1) including a case comprising means (10a, 10^b) for circulating a cooling fluid which moves in a direction substantially parallel to the metal sheet, a cooling tank (2), means (13a, 13^b, 23a, 23^b) for injecting the cooling fluid contained in the tank inside said case, and means (17a, 17^b, 25a, 25^b) for discharging the cooling fluid after it has travelled through the cooling case, a control device (24a, 24^b) for controlling the flow of the cooling fluid and a device (32) for measuring the temperature of the cooling fluid, characterized in that it comprises means (34) for calculating the theoretical thermal flux and means (35) for calculating the theoretical speed, connected to the means (34) for calculating the theoretical thermal flux and to the device (32) for measuring the temperature, a device (37) for regulating the temperature of the cooling fluid introduced into the case, comprising two inputs connected respectively to the device (32) for measuring the temperature of the cooling liquid and to a device (39, 43) providing a theoretical value of the temperature of the cooling fluid, and an output connected to at least an electrically operated valve (27) inserted in a circuit (28) for feeding cool water into said cooling tank.

4. A plant according to claim 3, characterized in that the device (37) for regulating the temperature of the cooling fluid comprises means (39, 43) for calculating the desired cooling temperature as a function of the thermal flux calculated in the calculating means (34).

5. A plant according to claim 3, characterized in that the device (37) for regulating the temperature of the cooling fluid comprises :

- means (39, 43) for calculating the desired cooling temperature as a function of the thermal flux calculated in the calculating means (34) ;

- a probe (32) for measuring the temperature of the cooling fluid entering said case ;

- a comparator (46, 47) for comparing the cooling temperature calculated in the calculating means (37, 43) and the temperature measured by the measuring probe (32) ; and

- at least one electrically operated valve (27) inserted in the circuit (28) feeding cool water into said cooling tank, and connected to said comparator (46, 47).

6. A plant according to claim 3, characterized in that it comprises means (38) for regulating the pressure of the fluid at the ends of the case.

7. A plant according to claim 6, characterized in that the means (38) for regulating the pressure of the fluid inside the case comprise :

- a first sensor (33) for measuring the pressure at the ends of said case (9) ;

- a second sensor (30) for measuring the atmospheric pressure ;

- a comparator (53) connected to said sensors for comparing the pressure measured in the case with the atmospheric pressure measured by the second sensor ;

- at least an electrically operated valve (26a, 26^b) inserted in said means for discharging the fluid and controlled by the result of the comparison effected by said comparator (53) in such manner that the electrically operated valves be closed when the pressure measured by the first sensor is lower than or equal to the atmospheric pressure.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Kühlung eines Bleches in Hinblick auf die Erzielung einer bestimmten Gefügeausbildung, gemäß welchem das zu kühlende Blech durch einen Raum geführt wird, welcher eine regelmäßig erneuerte Kühlmittelmenge enthält, deren Durchsatz eingestellt und deren Temperatur gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Dicke des Bleches und der gewünschten Abkühlgeschwindigkeit ein theoretischer Wärmefluß, welcher zwischen dem Blech und der Kühlflüssigkeit ausgetauscht werden muß, bestimmt wird ; daß eine theoretische Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf dem Blech in Abhängigkeit von der Eintrittstemperatur der Kühlflüssigkeit und dem theoretischen Wärmefluß berechnet wird ; daß der Durchsatz der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von der berechneten theoretischen Geschwindigkeit eingestellt wird ; daß eine theoretische Temperatur der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit vom theoretischen Wärmefluß bestimmt wird ; daß diese theoretische Temperatur mit der gemessenen Temperatur verglichen und daß eine Einstellung der Eintrittstemperatur der Kühlflüssigkeit in Abhängigkeit von dieser theoretischen Temperatur bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck an den Enden des Raumes auf einem über dem atmosphärischen Druck liegenden Wert gehalten wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Vorrichtung (1), welche aus einem Raum, der Mittel (10^a, 10^b) zum Umlaufenlassen einer Kühlflüssigkeit aufweist, welche sich ungefähr parallel zum Blech bewegt, besteht, einem Kühlbehälter (2), Mitteln (13^a, 13^b, 23^a, 23^b) für ein Eindrücken der im Behälter enthaltenen Kühlflüssigkeit in den Raum und Mitteln (17^a, 17^b, 25^a, 25^b) für ein Abziehen der Kühlflüssigkeit nach ihrem Durchlauf durch den Kühlraum, einer Steuervorrichtung (24^a, 24^b) für den Durchsatz der Kühlflüssigkeit und einer Vorrichtung (32) zur Messung der Temperatur der Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (34) zur Berechnung des theoretischen Wärmeflusses und eine mit der Einrichtung (34) zur Berechnung des theoretischen Wärmeflusses und mit der Vorrichtung (32) zur Messung der Temperatur verbundene Einrichtung (35) zur Berechnung der theoretischen Geschwindigkeit, eine Vorrichtung (37) zur Einstellung der Temperatur der in den Raum eingeführten Kühlflüssigkeit mit zwei Eingängen, welche mit der Vorrichtung (32) zur Messung der Temperatur der Kühlflüssigkeit bzw. einer Vorrichtung (39, 43), die einen theoretischen Wert für die Temperatur der Kühlflüssigkeit liefert, verbunden sind, und einem Ausgang, welcher mit wenigstens einem Elektroventil (27) verbunden ist, das im Kaltwasserspeisekreis (28) des Kühlbehälters sitzt, umfaßt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (37) zur Einstellung der Temperatur der Kühlflüssigkeit Mittel (39, 43) zur Berechnung der gewünschten Kühltemperatur in Abhängigkeit von dem durch die Berechnungseinrichtung (34) berechneten Wärmefluß umfaßt.

5. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (37) zur Einstellung der Temperatur der Kühlflüssigkeit

- Mittel (39, 43) zur Berechnung der gewünschten Kühltemperatur in Abhängigkeit von dem durch die Berechnungseinrichtung (34) berechneten Wärmefluß ;

- einen Fühler (32) zur Messung der Temperatur der in den Raum eintretenden Kühlflüssigkeit ;

- einen Vergleicher (46, 47) zum Vergleich der durch die Berechnungseinrichtung (37, 43) berechneten Kühltemperatur mit der durch den Fühler (32) gemessenen Temperatur, und

- wenigstens ein mit dem Vergleicher (46, 47) verbundenes Elektroventil (27), welches im Kaltwasserspeisekreis (28) für den Kühlbehälter sitzt, umfaßt.

6. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (38) zur Einstellung des Flüssigkeitsdruckes an den Enden des Raumes umfaßt.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (38) zur Einstellung des Druckes der Flüssigkeit im Innern des Raumes

- einen ersten Meßfühler (33) zur Messung des Druckes an den Enden des Raumes (9) ;

- einen zweiten Meßfühler (30) zur Messung des atmosphärischen Druckes ;

- einen mit den Meßfühlern verbundenen Vergleicher (53) zum Vergleichen des im Raum gemessenen Druckes mit dem durch den zweiten Meßfühler gemessenen atmosphärischen Druck ;

- wenigstens ein Elektroventil (26^a, 26^b), welches in den Mitteln zum Abziehen der Flüssigkeit sitzt und durch das Ergebnis des durch den Vergleicher (53) bewirkten Vergleichs in einer solchen Weise gesteuert wird, daß die Elektroventile geschlossen sind, wenn der vom ersten Meßfühler gemessene Druck kleiner oder gleich dem atmosphärischen Druck ist, umfaßt.

Dessins