BE522416A - Systeme de reglage de la coulee pour four de fusion - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   THE BABCOCK & WILCOX COMPANY, résidant à NEW YORK. 



  SYSTEME DE REGLAGE DE LA COULEE POUR FOUR DE FUSIONo 
La présente invention a trait à des systèmes de réglage pour fours de fusion de matériau et, plus particulièrement, à un système perfec- tionné réglant au moins une partie de l'apport de chaleur à un four de fusion d'après le niveau d'énergie, tel que l'intensité de radiation ou lumineuse, du matériau fondu sortant ou coulé du four. 



   Le système de réglage selon l'invention est particulièrement conçu en vue de l'application à la fusion des matières réfractaires, telles par exemple que le kaolin et le molybdène. Dans la production de laine réfrao taire en vue d'applications ignifuges, des charges de matériau réfractaire, tel que le kaolin, sont sensiblement continûment introduites dans un four de fusion d'un type à arc électrique bu à résistance et le matériau fondu est continûment retiré par un trou de coulée inférieure Ce matériau fondu est alors soufflé ou autrement traité pour former la laine réfractaireo 
Bien des problèmes se posent dans la mise en oeuvre pratique de ce processus. Par exemple, lorsque le four de fusion est mis en marche;, une période de temps s'écoule avant qu'une flaque de matériau fondu ne se forme près du trou ou du bec de coulée.

   Il s'ensuit que le retrait du ma- tériau fondu par le bec ne commence que quelque temps après le début de   l'opé-   ration de fusion. Du fait de la température très élevée du matériau réfrac taire fondu, qui est d'un ordre qui dépasse sensiblement   3000 F,   on doit ac- corder une attention particulière au bec de coulée, à sa matière, sa situa- tion et ses dispositifs de refroidissement. 



   Le bec de coulée doit être d'une matière qui supporte, lorsque le bec est adéquatement refroidi, les hautes températures de la masse de ma- tériau réfractaire Fondamentalement, le problème est celui d'un transport de chaleur du fait que si la température du bec de coulée peut être réglée, le débit de coulée du réfractaire fondu et la vitesse de l'usure du bec peu- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 vent être réglés. 



   Selon la présente invention, il a été trouvé qu'un tel réglage peut être effectué en amenant une quantité suffisante de refroidissant au bec pour le maintenir à une température inférieure à la température defusion du matériau réfractaire, et ensuite en appliquant une quantité suffisante de chaleur auxiliaire au bec pour amener la température à une valeur à laquelle le matériau fondu y coule, sans se figer, à un débit voulu. Dans le présent cas, on réalise cela en mesurant la température relative ou le niveau d'énergie du matériau fondu coulé par le bec, en comparant la valeur mesurée avec une valeur pré-ajustée, et en utilisant toute différence entre les valeurs pour régler la quantité de chaleur fournie au bec par le dispositif de chauffage auxiliaire destiné au bec.

   Plus spécifiquement, une électrode auxiliaire peut être disposée dans le four dans une position où elle est apte à produire un arc avec le bec métallique, le bec et l'électrode auxiliaire étant reliés à une source de tension dont l'alimentation en courant est réglée par le système'de réglage selon l'invention. 



   Pour atteindre ce résultat, le système de réglage selon l'invention comprend un élément sensible au niveau d'énergie, tel qu'une cellule photo-électrique ou un thermocouple disposé près du parcours du matériau fondu ou des gouttes qu'on fait couler du four de fusion, et produisant une tension de sortie ou de signal qui répond sensiblement instantanément et est por portionnelle à l'énergie de radiation ou à la luminosité des gouttes fondues successives. Le signal en courant continu provenant de l'élément sensible à l'énergie de radiation est transformé en un signal de courant alternatif amplifié qui est transmis à un circuit de discrimination de phases et appliqué de manière à actionner un enregistreur de taux de prise.

   Le signal amplifié est comparé, en ce qui concerne sa tension, à une tension de comparaison exactement pré-ajustée et réglée, correspondant au taux de prise relatif voulu ou au niveau d'énergie des gouttes fondues. 



   La résultante de la tension mesurée ou de la tension du signal amplifié et de la tension de.comparaison est transformée en une tension de réglage alternative amplifiée qu'on emploie pour régler de manière correspondante le courant continu passant par la bobine de réglage d'un réacteur saturable. La bobine de puissance de ce réacteur saturable est branchée dans le circuit d'alimentation de grille à courant alternatif d'un redresseur à deux alternances réglant l'excitation en courant continu de la bobine de réglage d'un second réacteur. 



   Le degré de saturation du premier réacteur, qui est fonction de l'excitation, en courant continu, de sa bobine de réglage, détermine l'inductance effective de sa bobine de puissance. Cette inductance du circuit d'alimentation de grille du redresseur en fait varier la phase par rapport à celle du circuit d'alimentation de l'anode. Ce changement de phase détermine à son tour la période de temps du courant sortant dans un seul sens du redresseur et donc l'excitation effective, en courant continu, de la bobine de réglage du second réacteur ou réacteur de réglage de puissance. 



   La bobine de puissance du réacteur de réglage de puissance est branchée dans le circuit d'alimentation d'un dispositif de chauffage auxiliaire fonctionnant à l'électricité et destiné au bec de coulée. L'excitation en courant continu de la bobine de réglage du second réacteur règle l'inductance effective de sa bobine de puissance. Ainsi, la puissance fournie au dispositif de chauffage de bec est amenée à varier proportionnellement à la différence entre la valeur pré-ajustée du niveau d'énergie de radiation des gouttes fondues et la valeur mesurée de celui-ci, pour maintenir l'énergie de radiation sensiblement uniforme. 



   Pour rendre intelligibles les principes de l'invention, il est fait référence à la description suivante d'une réalisation typique de celle-ci, illustrée par les dessins annexés. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   La fig 1 est un schéma d'installation du système de réglage selon   l'invention.   



   La figo 2 est un schéma de câblage de celui-ci. 



   Il est fait référence à la fig 1;un four de fusion 10 destiné aux matériaux réfractaires comprend, comme le montre le dessin, une envelop- pe métallique 11 et un revêtement réfractaire 12o Le four 10 comporte un trou de coulée de fond 13 menant à un bec de coulée métallique 14 qui peut être re- vêtu si c'est nécessaire.

   Le four 10 peut être un four à arc électrique ou à un four à résistance, le dispositif de chauffage principal du four n'étant pas représentée 
Le matériau réfractaire chargé dans le four 10 y est fondu par le dispositif de chauffage de celui-ci et le matériau réfractaire fondu est coulé par le trou 13 et le bec 14 de manière à former une série ou un courant de gouttes fondues 15 Les dispositifs de refroidissement et de réglage du bec 14 ne sont pas représentés car ils ne font pas partie du système de régla- ge selon l'invention. 



   Le dispositif de chauffage auxiliaire destiné à maintenir une température pré-choisie à l'endroit du bec comprend une électrode auxiliaire 16 s'étendant dans le four et fonctionnellement disposé par rapport au bec 14 de manière à assurer le passage d'un courant entre le bec et l'électrode 16 à travers le matériau fondu voisin du bec.

   Le bec 14 et l'électrode 16 sont branchés dans un circuit d'alimentation alimenté en courant à partir d'un transformateur 18 (figo 2) alimenté par une source de courant alternatif re- liée aux bornes 17 Dans le but indiqué ci-dessous,la bobine de puissance 21 d'un réacteur saturable 20 est branchée en série dans le circuit d'alimen- tation du   transformateuro   
Le niveau d'énergie des gouttes réfractaires fondues 15, tel qu'il est par exemple indiqué par leur intensité lumineuse, est mesurée par un organe sensible au niveau d'énergie, tel qu'une cellule photoélectrique 25 disposée près du parcours de sortie ou de coulée des gouttes   15.   La ten- sion de sortie ou de signal en courant continu provenant de la cellule pho- to-électrique 25, qui est fonction de l'intensité lumineuse des gouttes 15,

   est transformée en une tension alternative d'amplitude correspondante par un convertisseur 30 La tension de signal alternative est amplifiée dans un amplificateur à étages multiples 40 et la tension de signal redressée et am- plifiée est appliquée à un discriminateur de phases 50 dont le courant de sor- tie actionne un enregistreur de taux de prise 55 
La tension de signal amplifiée mesurée est également appli- quée à un dispositif d'ajustement de taux de prise 60 où elle est balancée avec une tension pré-ajustable,   exactement-maintenue.,  correspondant au taux de prise voulu ou optimum ou à la température de bec voulue- La résultan- te de ces deux tensions est transformée en une tension alternative corres- pondante dans le convertisseur 70,

   amplifiée dans un amplificateur 80 à éta- ges multiples et appliquée à un discriminateur.de phases 90 
Dans le discriminateur de phases 90, la différence amplifiée et redressée entre les tensions mesurée et pré-ajustée est employée à ré- gler la saturation de la bobine de réglage en courant continu d'un premier réacteur saturable d'un dispositif de changement de phase 100 Ce premier réacteur saturable règle la phase de la tension de grille, par rapport à la tension anode,  d'un   redresseur à deux alternances et dispositif d'alimenta- tion en puissance 110 qui alimente en courant continu la bobine de réglage 22 d'un réacteur saturable 20 
Cette bobine de réglage règle la saturation du réacteur 20 et donc l'inductance effective de la bobine de puissance 21.

   Comme cette dernière est branchée dans le circuit d'alimentation de chauffage auxiliaire 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 lechauffage auxiliaire est ainsi modifié d'après toute modification du niveau d'énergie mesuré des gouttes 15 à partir de la valeur pré-ajustée de ce niveau. 



   Il est maintenant fait référence à la   fig.   2 ; le convertisseur 30 comprend un vibreur 31 dont les contacts sont reliés aux extrémités opposées d'un enroulement primaire 32 d'un transformateur 33. L'équipage 34 du vibreur est relié à une borne de la cellule photo-électrique 25, l'autre borne de la cellule étant mise à terre. La bobine 35 du vibreur est excitée par un courant alternatif. Un condensateur 36 bloque le courant alternatif du côté de la cel- lule. 



   L'enroulement secondaire 37 du transformateur 33 est couplé par une capacité au premier étage 41 de l'amplificateur 40 et le troisième et dernier étage 42 de cet amplificateur est couplé par une capacité à la gril- le d'un redresseur-'51 du discriminateur de phases 50. La cathode du tube 51 est reliée au point milieu de l'enroulement primaire 32 du transformateur par un conducteur 52. Les sections 30, 40 et 50 ont la fonction première d'action- ner un enregistreur 55 destiné à enregistrer le taux de prise. 



   Le dispositif d'ajustement de taux de prise 60 comprend une pai- re de tubes de régulation de tension 61, 62 au moyen desquels une tension B+ exactement réglée et stabilisée est appliquée aux bornes d'un potentiomètre 65 relié en parallèle avec une résistance 63. La valeur effective de la ten- sion de signal appliquée pour le réglage du chauffage auxiliaire est ajustée par l'ajustement du contact 64. 



   Une prise centrale sur la résistance 63 est utilisée pour ap- pliquer la différence des tensions mesurée et pré-ajustée à l'équipage 71 d'un vibreur 72 faisant partie d'un convertisseur 70. Les contacts du vibreur   72 -   sont reliés aux extrémités opposées de l'enroulement primaire 74 d'un trans- formateur 75., une prise centrale de cet enroulement étant reliée à la cathode du tube 51. Une bobine 73, alimentée en courant alternatif, actionne l'équi- page 71 du vibreur. L'enroulement secondaire 76 du transformateur 75 est   cou-   plé par une capacité au premier étage 81 d'un amplificateur 80. 



   Le troisième et dernier étage 82 de l'amplificateur est couplé par le transformateur 83 aux grilles de réglage de tubes 91, 92 faisant par- tie du discriminateur de phases 90. Ces tubes fournissent l'alimentation en courant continu de la bobine de réglage 94 d'un réacteur saturable 95, l'ex- citation de la bobine de réglage dépendant de la tension appliquée aux gril- les de réglage et donc de la différence entre la température mesurée des gout- tes 15 et la température optimum pré-choisie de celles-ci. 



   La bobine de puissance 96 du réacteur 95 reçoit l'application d'une tension alternative à partir de bornes 97 par un réseau à pont 98. La valeur effective de l'inductance de la bobine 96 dépend de la saturation du réacteur 95 qui, à son tour, dépend du courant continu passant par la bobine de réglage 94. Par l'intermédiaire d'un transformateur 101, le réseau à pont 98 est relié aux grilles de tubes 102 103 faisant partie d'un amplificateur de puissance 110. La tension de plaque de ces tubes est appliquée à partir de brones 104, par l'intermédiaire d'un transformateur   105.   La bobine de ré- glage 22 d'un réacteur d'alimentation de puissance 20 est branchée dans le circuit de sortie des tubes 102, 103. 



   Les variations de l'inductance de la bobine de puissance 96 
 EMI4.1 
 du réacteur 95 font varier la phase des tensions de grille des tubes 102, - f-L # .* "'11"11"-I:i± -:.'un &"1!)lific-"'te::.:- de 1")U1 "",,." . 3'7 n. x- ''--- r'L "*' #*- 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
103 par rapport à leur tension de plaque. La relation de phase des tensions de grille et de plaque règle le courant continu passant dans la bobine de réglage 22 du réacteur 20 en réglant la proportion de chaque cycle pendant le- quel les tubes 102, 103 sont conducteurs.

   L'intensité du courant passant dans la bobine 22 détermine la saturation du réacteur 20 et donc l'inductan- ce effective de sa bobine de puissance   21.   Celle-ci, à son tour, règle le courant allant vers le dispositif de chauffage auxiliaire du bec 140 
Le circuit peut être amené à répondre soit à la luminosité ins- tantanée de chaque goutte 15 ou à la valeur intégrée de la série de gouttes par un choix approprié du tube photoélectrique 25 en ce qui concerne sa ré- ponse. Par exemple, un tube photo-électrique répondant aux infra-rouges peut être employé. Si on le désire, un thermo-couple répondant à une radiation peut être substitué à la cellule photo-électrique. 



   Bien qu'une réalisation spécifique de l'invention ait été re- présentée et décrite en détail pour illustrer Inapplication des principes de l'invention, il est entendu que l'invention peut être réalisée autrement sans s'écarter de ces principes. 



   REVENDICATIONS. 



   1 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage situé dans ce four, une source d'énergie destinée à ce dispositif de chauffage, et un dispositif, comprenant un organe sensible au niveau d'énergie, disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage en raison inverse du niveau d'éner- gie de ce matériau fondu sortant. 



   2 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxiliai- re situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie destinée à ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant un organe sensible au niveau d'énergie disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage auxiliai- re en raison inverse du niveau d'énergie de ce matériau fondu sortant. 



   3 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage situé dans ce four, une source d'énergie destinée à ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant un organe sensible à l'énergie de radiation disposé près du parcours de matériau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en éner- gie de ce dispositif de chauffage en raison inverse de l'énergie de radiation de ce matériau fondu sortant. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 4 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxiliai- re situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie destinée à ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant un organe sensible à l'énergie de radiation disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage auxi- liaire en raison inverse de l'énergie de radiation de ce matériau fondu sor- tanto 5 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage alimenté en électricité situé dans ce four, une source d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage;

   , et un dispositif comprenant un organe sensible au niveau d'énergie disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage en rai- son inverse du niveau d'énergie de ce matériau fondu sortante <Desc/Clms Page number 6> 6. - En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage alimenté en électricité situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie électrique destiné à ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant un organe sensible à l'énergie de radiation situé près du parcours du maté- riau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage en raison inverse de l'énergie de radiation.

   7. - En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxiliaire situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie destinée à ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant un tube photo-électrique disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant l'alimen- tation en énergie de ce dispositif de chauffage auxiliaire en raison inverse du niveau d'énergie de ce matériau fondu sortant.

   8. - En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxiliai- re situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie destinée à ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant un tube photo-élec- trique disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage auxiliaire en rai- son inverse de l'intensité lumineuse de ce matériau fondu sortant.

   9 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxiliai- re alimenté en électricité situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage et un dis- positif comprenant un tube photo-électrique disposé près du parcours du ma- tériau fondu sortant du four,réglant l'alimentation en énergie de ce dispo- sitif de chauffage auxiliaire en raison inverse de l'intensité lumineuse de ce matériau fondu sortant.

   10. - En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage alimenté en électricité situé dans ce four, une source d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage, un réacteur saturable dont la bobine de puissan- ce est branchée entre cette source et ce dispositif de chauffage, et un dis- positif comprenant la bobine de réglage de ce réacteur et un tube photo-élec- trique fonctionnellement associé à cette bobine de réglage et disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, réglant 1-'alimentation en éner- gie de ce dispositif de chauffage en raison inverse du niveau d'énergie de ce matériau fondu sortant.

   11. - En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxiliai- re alimentéen électricité situé dans ce four près de cette sortie, une sour- ce d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage, un réacteur saturable dont la bobine de puissance est branchée entre cette source et ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant la bobine de réglage de ce réacteur et un tube photo-électrique fonctionnellement associé à cette bobine de réglage et disposé près du parcours du matériau fondu sortant de ce four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffage auxi- liaire en raison inverse du niveau d'énergie de ce matériau fondu sortant.

   12 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée de gouttes de matériau fondu, un dispositif de chauffage alimenté en électricité situé dans ce four près de cette sortie, une-source d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage, un réacteur satu- rable dont la bobine de puissanceemntbranchée entre cette source et ce dis- positif de chauffage, et un dispositif comprenant la bobine de réglage de ce réacteur et un tube photo-électrique fonctionnellement associé à cette bo- bine de réglage et disposé près du parcours des gouttes de matériau fondu sor- <Desc/Clms Page number 7> tant du four, réglant l'alimentation en énergie de ce dispositif de chauffa- ge électrique en raison inverse de l'intensité lumineuse des gouttes indivi- duelles .

   13 En combinaison, un four de fusion comportant une sortie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage alimenté en électricité situé dans ce four,une source d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage, un dispositif comprenant un organe sensible à l'énergie de radiation disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, fournissant un signal proportionnel au niveau effectif d'énergie de ra- diation du matériau fondu sortanteun dispositif pré-ajustable fournissant un signal proportionnel au niveau désiré d'énergie de radiation du matériau fondu sortant, un dispositif de réglage du courant branché entre cette sour- ce et ce dispositif de chauffage,!) et un dispositif comprenant des connexions de circuit entre ce dispositif de mesure, ce dispositif pré-ajustable et ce dispositif de réglage,

   modulant le courant allant à ce dispositif de chauffa- ge d'après la différence de ces signaux.

   14 En combinaison, un four de fusion comportant une sor- tie destinée à la coulée du matériau fondu, un dispositif de chauffage auxi- liaire alimenté en électricité situé dans ce four près de cette sortie, une source d'énergie électrique destinée à ce dispositif de chauffage, un dis- positif comprenant un organe sensible à l'énergie de radiation disposé près du parcours du matériau fondu sortant du four, fournissant un signal propor- tionnel au niveau effectif d'énergie de radiation du matériau fondu sortant, un dispositif pré-ajustable fournissant un signal proportionnel au niveau dé- siré de l'énergie de radiation du matériau fondu sortant, un dispositif de réglage du courant branché entre cette source et ce dispositif de chauffage, et un dispositif comprenant des connexions de circuit entre ce dispositif de mesure,

   ce dispositif pré-ajustable et ce dispositif de réglage, modulant le courant allant à ce dispositif de chauffage d'après la différence de ces signaux.

   15 La combinaison selon la revendication 14, caractérisée en ce que cet organe comprend un tube photo-électrique.

   16 La combinaison selon la revendication 14 caractérisée en ce que cet organe comprend un tube photo-électriqueo répondant aux infra- rouges 17 La combinaison selon la revendication 14 caractérisée en ce que ce dispositif de réglage comprend un réacteur saturable dont la bo- bine de puissance est branchée entre cette source et ce dispositif de chauf- fage et dont la bobine de réglage est branchée dans la connexion de circuit avec ce dispositif de mesure et ce dispositif pré-ajustableo 18 La combinaison selon la revendication 14 caractérisée en ce que le dispositif de réglage comprend un réacteur saturable dont la bobine de puissance est branchée entre cette source et ce dispositif de chauffage et dont la bobine de réglage est branchée dans la connexion de cir- cuit avec ce dispositif de mesure et ce dispositif pré-ajustable,

   ces connexions de circuit comprenant un dispositif de changement de phase réglant le courant passant par la bobine de réglage du réacteur.