BE1020507A3 - Systeme pour reduire la consammation de gaz de lissage dans une lame d'air. - Google Patents

Systeme pour reduire la consammation de gaz de lissage dans une lame d'air. Download PDF

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BE1020507A3 BE2012/0338A BE201200338A BE1020507A3 BE 1020507 A3 BE1020507 A3 BE 1020507A3 BE 2012/0338 A BE2012/0338 A BE 2012/0338A BE 201200338 A BE201200338 A BE 201200338A BE 1020507 A3 BE1020507 A3 BE 1020507A3
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Description

SYSTEME POUR REDUIRE LA CONSOMMATION DE GAZ DE LISSAGE DANS UNE LAME D'AIR
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un dispositif de lissage au gaz pour commander l'épaisseur d'un film de liquide déposé sur une bande en mouvement. Un exemple type est un dispositif destiné au lissage au gaz d'un métal liquide sur de larges tôles revêtues, telles que celles obtenues par revêtement par immersion à chaud.
Contexte général et art antérieur
Le procédé « à lame d'air » est un processus bien connu utilisé pour lisser l'excès de liquide entraîné par une bande en mouvement sortant d'un bain. Une lame d'air type utilise une pression de chambre aussi élevée que 700 mbar conduisant à une vitesse de gaz de sortie proche du niveau du son. L'ouverture de décharge d'air est habituellement dans la plage de 0,5 à 2 mm.
Le processus de lissage à l'air génère certaines ondes dans le revêtement du fait de la turbulence élevée se produisant lorsque le jet de gaz entre dans l'atmosphère. Cette turbulence élevée ne peut pas être réduite du fait du niveau élevé des forces de cisaillement. Cependant, l'amplitude de ces ondes a tendance à diminuer dans le temps du fait du processus d'uniformisation qui se produit dans l'état du liquide, entraîné par la tension superficielle du liquide.
Une contre-mesure pour limiter l'amplitude de ces ondes sur l'aspect du produit fini consistant, par exemple, en une tôle revêtue de zinc consiste en le remplacement de l'air en tant que milieu de lissage par de l'azote (N2) · Ce procédé induit en effet une réduction significative de l'oxydation du revêtement liquide et aide à maintenir une tension superficielle élevée. Etant donné que la tension superficielle du métal liquide est maintenue élevée, la surface finale après solidification est une surface plus lisse lorsque du N2 est utilisé. Cela conduit à un bien meilleur aspect superficiel après peinture. Un cas type est celui des tôles galvanisées utilisées pour les panneaux exposés dans les automobiles.
Dans le cas d'une faible vitesse de ligne, l'air peut générer des défauts tels que ceux montrés sur la figure 1 qui sont suspectés être dus à l'oxydation du métal. De nouveau, un lissage au N2 aide à réduire fortement ces défauts.
Enfin, un lissage à l'air peut induire ce qui est appelé un « aspect nuageux » tel que montré sur la figure 2 et qui est dû à une oxydation différentielle de la surface. Ici, de nouveau, un lissage au N2 est utilisé pour améliorer drastiquement cette médiocre qualité de surface.
Un problème associé est que l'utilisation de N2 est coûteuse étant donné qu'un écoulement' pouvant atteindre 800 Nm3/h et par mètre de longueur de buse peut être utilisé. Le coût devient particulièrement élevé dans le cas d'un lissage de feuilles étroites parce que le gaz quitte l'ouverture de buse le long de la longueur entière de la buse, tandis qu'un lissage n'est bien entendu nécessaire qu'à l'avant de la bande. Tout l'écoulement de N2 qui est à l'extérieur de la bande est en effet perdu.
La solution pour réduire ces pertes et réduire ainsi les coûts de fonctionnement consiste en une fermeture souple de l'ouverture de décharge d'air dans la région dans laquelle le gaz n'a aucun effet de lissage. A cette fin, différents procédés ont été proposés tels que : - une réduction de l'ouverture de buse par une action sur les lèvres de la buse 1 par des moyens mécaniques. La figure 3 montre, par exemple, une telle ouverture type de ce type ; - l'utilisation d'une feuille à l'intérieur de la buse comme montré sur la figure 4, la feuille étant désignée par 2 sur la figure. La feuille 2 est déplacée par des moteurs situés au niveau des bords de la buse (non montrée) , ce qui signifie que la feuille est poussée lorsque l'ouverture 4 doit être fermée ou réduite (voir le document EP 0 249 234 Al, Blow-off device for the continuous two-sided coating of strip métal, Duma Konstructionsbuero).
Les procédés précédents présentent divers inconvénients du fait de la fenêtre de fonctionnement utilisée en production ainsi que des spécifications du revêtement final tels que décrits ci-dessous : - la fermeture mécanique de l'ouverture a des effets secondaires sur la commande de l'ouverture à l'avant de la bande, ce qui a un impact sur la commande de l'épaisseur du revêtement final. De plus, du fait des contraintes mécaniques, la déformation des lèvres devrait être limitée pour éviter leur déformation plastique ; - la feuille souffre de la force à laquelle elle doit résister. En tant qu'exemple, lorsqu'une pression de chambre d'environ 600 mbar est utilisée, la force sur la surface 2 (figure 4) mesurant seulement 5 mm de haut par exemple est de 120 N sur un masque d'une longueur de 400 mm. Cela désigne une force de frottement d'au moins 12 N lorsque cette dernière est déplacée. Etant donné que la feuille est habituellement mince, elle ne peut pas être poussée le long de la buse sans flambage ; - à l'emplacement auquel l'écoulement de gaz est arrêté du fait du dispositif de masquage, la température de la buse augmente parce qu'elle n'est pas refroidie par le gaz, alors qu'elle est encore chauffée par le rayonnement du métal liquide. Cela conduit à une dilatation thermique et une déformation de l'ouverture tout le long de la buse, du fait des gradients de température. Cette déformation peut être soit élastique, ce qui ne serait pas une situation trop critique, soit plastique, en fonction de la conception de la buse, ce qui aurait un impact sur l'uniformité du poids du revêtement dans ce cas.
Objets de l'invention
La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients de l'art antérieur.
Plus particulièrement, un but de l'invention est d'obtenir un dispositif mobile qui permet une réduction de la consommation de gaz par une réduction de l'écoulement de gaz à l'extérieur de la bande et qui peut fonctionner dans une ambiance de chambre à pression différentielle aussi élevée que 1 bar.
Un autre but de l'invention consiste à proposer une fermeture correcte de la section d'ouverture de buse inutile de chaque côté de la bande dans le cas de la manipulation de bandes étroites.
L'invention a également pour objet de permettre le maintien d'un certain refroidissement des ouvertures de buse qui limite leur déformation thermique.
Résumé de l'invention
La présente invention concerne un dispositif pour commander l'épaisseur d'un revêtement réalisé par un film de liquide sur une bande en mouvement, comprenant une buse alimentée en gaz sous pression dans une chambre de la buse, ladite chambre se terminant par des lèvres de buse réalisant une ouverture allongée pour décharger le gaz sous pression sur la bande en mouvement, ladite ouverture allongée étant pourvue de moyens automatisés pour réduire l'écoulement de gaz de chague côté transversal de la buse à l'extérieur de la largeur de bande, caractérisé en ce que lesdits moyens automatisés pour réduire l'écoulement de gaz de chacun desdits côtés de buse comprennent un chariot mobile guidant un câble rétractable capable d'être déposé respectivement sur et hors de l'ouverture de décharge de gaz, à l'intérieur de la chambre de buse.
Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif de l'invention est en outre limité par une caractéristique ou une combinaison appropriée des caractéristiques qui suivent : - chaque chariot mobile est bidirectionnel et déplacé de manière indépendante par un dispositif mécanique motorisé ; - de chaque côté transversal de la buse, une transition, entre une section de buse externe dans laquelle l'écoulement de gaz est réduit et une section de buse interne dans laquelle l'écoulement de gaz n'est pas réduit, est assurée au moyen de deux roues ou poulies à gorge se déplaçant ensemble reliées au chariot mobile, situées côte à côte et ayant leur axe perpendiculaire à la buse, de sorte que le câble est successivement situé contre l'ouverture d'un côté externe de la première poulie, entre les deux poulies et éloigné de l'ouverture d'un côté interne de la deuxième poulie ; - le dispositif mécanique est une vis ; le dispositif mécanique est un autre câble ou un dispositif similaire ; - le câble est en permanence sous tension ; - le câble est réalisé en un matériau résistant à la chaleur, de préférence en acier ; - le diamètre du câble est compris entre 1 et 10 mm, de préférence entre 2 et 5 mm. A cause de la rugosité existante du câble, la fermeture n'est pas totale et un certain écoulement passe encore entre les lèvres de buse, fournissant un certain effet de refroidissement avantageux ; - le chariot bidirectionnel avec ses roues ou poulies à gorge et le dispositif mécanique motorisé sont situés à l'intérieur de la chambre de buse ; - le câble est sélectionné et ajusté de sorte que l'écoulement de gaz résiduel au niveau de l'ouverture de buse où le câble est appliqué soit inférieur à 20 % de la valeur où le câble n'est pas appliqué.
Brève description des dessins
La figure 1 montre des défauts induits par un lissage à l'air à une faible vitesse de ligne.
La figure 2 montre le phénomène d'aspect nuageux induit par un lissage à l'air et dû à une oxydation différentielle de la surface.
La figure 3 représente schématiquement une réduction de l'ouverture de buse par une action sur les lèvres de la buse par des moyens mécaniques, selon l'art antérieur.
La figure 4 représente schématiquement une feuille intérieure incorporée à l'intérieur d'une buse afin de limiter l'ouverture de la buse selon l'art antérieur.
La figure 5 est une section d'un mode de réalisation préféré selon la présente invention.
La figure 6 est une vue de dessus schématique d'une buse selon un mode de réalisation préféré de l'invention, montrant un exemple de positionnement d'un câble, appliqué contre l'ouverture de fente aux bords de la buse et dans une position rétractée.
La figure 7 montre, en vue en coupe transversale, une position type du câble une fois appliqué contre la fente de la buse.
La figure 8 montre des mesures spécifiques de la pression dynamique à la sortie de la buse à proximité de la région dans laquelle le câble est appliqué.
Description détaillée de l'invention et des modes de réalisation préférés L'invention concerne un nouveau dispositif pour réduire l'écoulement de gaz de la buse à l'extérieur de la section de largeur de bande. Il consiste en l'utilisation d'un câble réalisé soit en acier, soit en un autre matériau résistant à la chaleur qui est déposé (ou placé) et retiré alternativement de l'ouverture de buse par un chariot mobile installé à l'intérieur de la chambre de buse. Un chariot est prévu de chaque côté de la buse et peut être déplacé de manière indépendante du chariot du côté opposé au moyen d'un dispositif mécanique tel qu'un autre câble, une vis ou similaire. Encore selon l'invention, le câble est en permanence sous tension.
Le diamètre du câble est généralement entre 2 et 5 mm. A cause d'une certaine rugosité du câble, la fermeture n'est pas totale et un certain écoulement de fuite passe encore entre les lèvres de l'ouverture, communiquant un certain effet de refroidissement à la buse.
La figure 5 et la figure 6 montrent le système de masquage selon l'invention consistant en un câble 9. Le système appliquant le câble 9 sur les lèvres de buse comprend le chariot 10, un système d'entraînement mécanique 8, ainsi que deux roues ou poulies à gorge 6, 7.
La figure 6 montre un exemple de la position du câble 9, appliqué contre l'ouverture 4, au niveau de chaque bord de la buse 1 dans une position rétractée.
La figure 7 montre une position en coupe type du câble 9 en place dans l'ouverture de buse 4 lorsqu'il est appliqué.
Le dispositif de l'invention présente les avantages suivants comparé à l'art antérieur : - une rétraction possible et aisée du système de fermeture à une pression pouvant atteindre 1 bar dans la chambre ; - l'existence d'un certain écoulement résiduel à l'emplacement où l'ouverture est fermée, qui est approprié pour maintenir un certain refroidissement des lèvres ; - des ajustements commandés individuellement de chaque côté grâce à des systèmes d'entraînement séparés pour positionner le chariot.
Exemple
Dans une mise en pratique, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention a été installé sur une buse de lissage au gaz (non montré).
Dans cet exemple, la longueur de la buse 1 est d'environ 2,3 m ; l'ouverture 4 de celle-ci peut être entre 1 et 2 mm.
Le câble 9 a un diamètre de 5 mm et est appliqué ou rétracté par un chariot comportant deux roues à gorge 6, 7, un chariot 10 étant présent de chaque côté de la buse. Le chariot est déplacé par une vis motorisée. Le mouvement interne du chariot 10 est limité par une butée de chariot 12.
Des tests ont été effectués avec une pression interne dans la chambre de 220 mbar et la pression dynamique à la sortie a été mesurée par de très petits tubes Pitot (figure 8). On peut observer sur la droite du graphe que la pression dynamique est fortement réduite à l'emplacement où le câble est appliqué. Une analyse détaillée des résultats a montré que l'écoulement résiduel à l'emplacement où le câble est appliqué est d'environ 15 % de ce qu'il serait sans le dispositif dans le cas d'une ouverture de 1 mm et de 10 % dans le cas d'une ouverture de 2 mm.
Liste des symboles de référence 1. Buse 2. Feuille pour fermer l'ouverture de buse 3. Bande 4. Fente 5. Chambre de buse sous pression 6. Roue 7. Roue 8. Système d'entraînement mécanique 9. Câble 10. Chariot d'entraînement 11. Alimentation en air 12. Butée de chariot
Figure BE1020507A3D00101

Claims (12)

1. Dispositif pour commander l'épaisseur d'un revêtement réalisé par un film de liquide sur une bande en mouvement (3) , comprenant une buse (1) alimentée en gaz sous pression (11) dans une chambre (5) de la buse, ladite chambre (5) se terminant par des lèvres de buse réalisant une ouverture allongée (4) pour décharger le gaz sous pression sur la bande en mouvement (3), ladite ouverture allongée (4) étant pourvue de moyens automatisés pour réduire l'écoulement de gaz de chaque côté transversal de la buse (1) à l'extérieur de la largeur de bande, caractérisé en ce que lesdits moyens automatisés pour réduire l'écoulement de gaz de chacun desdits côtés de buse comprennent un chariot mobile (10) guidant un câble rétractable (9) capable d'être déposé respectivement sur et hors de l'ouverture de décharge de gaz (4) , à l'intérieur de la chambre de buse (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque chariot mobile (10) est bidirectionnel et déplacé de manière indépendante par un dispositif mécanique motorisé (8).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, de chaque côté transversal de la buse, une transition entre une section de buse externe où l'écoulement de gaz est réduit et une section de buse interne où l'écoulement de gaz n'est pas réduit, est assurée au moyen de deux roues ou poulies à gorge (6, 7) se déplaçant ensemble reliées au chariot mobile (10), situées côte à côte et ayant leur axe perpendiculaire à la buse, de sorte que le câble (9) soit placé successivement contre l'ouverture (4) d'un côté externe de la première poulie (6), entre les deux poulies (6, 7) et à distance de l'ouverture (4) d'un côté interne de la deuxième poulie (7).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif mécanique (8) est une vis.
5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif mécanique (8) est un autre câble.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le câble (9) est en permanence sous tension.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le câble (9) est réalisé en un matériau résistant à la chaleur.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le câble (9) est réalisé en acier.
9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du câble (9) est compris entre 1 et 10 mm.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le diamètre du câble (9) est compris entre 2 et 5 mm.
11. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chariot bidirectionnel (10) avec ses roues ou poulies à gorge (6, 7) et le dispositif mécanique motorisé (8) sont situés à l'intérieur de la chambre de buse (5).
12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en, ce que le câble (9) est sélectionné et ajusté de sorte que l'écoulement de gaz résiduel au niveau de l'ouverture de buse (4) à l'emplacement où le câble est appliqué soit inférieur à 20 % de la valeur à l'emplacement où le câble n'est pas appliqué.
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