EP0260246A2 - Perfectionnements aux installations de refroidissement en continu de produits métalliques laminés - Google Patents

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EP0260246A2
EP0260246A2 EP87870122A EP87870122A EP0260246A2 EP 0260246 A2 EP0260246 A2 EP 0260246A2 EP 87870122 A EP87870122 A EP 87870122A EP 87870122 A EP87870122 A EP 87870122A EP 0260246 A2 EP0260246 A2 EP 0260246A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
tubular elements
installation
aqueous
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP87870122A
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German (de)
English (en)
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EP0260246A3 (fr
Inventor
Marios Economopoulos
Pierre Simon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Original Assignee
Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
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Publication date
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Publication of EP0260246A3 publication Critical patent/EP0260246A3/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0224—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars

Definitions

  • the present invention relates to an installation for continuously cooling rolled metal products, such as steel bars emerging from the finishing stands of a hot rolling mill.
  • Sudden surface cooling is currently carried out by passing the bar through an aqueous medium, and the process is carefully carried out and controlled in order to supply with certainty products having the desired properties.
  • the installations currently used include, in addition to the actual cooling equipment with its supply and control systems, a first basin for collecting cooling water and a second basin with a cooling tower for cooling. some water.
  • the whole is completed by a set of pumps, filters, valves and pipes, dimensioned so as to be able to ensure high water flow rates, of the order of 4 to 8 m3 per tonne of steel treated.
  • the present invention relates to an installation intended to remedy the aforementioned drawbacks.
  • the invention proposes a compact installation, allowing a significant reduction in the work on the site of implantation, the occupied surface area and the investment costs. It also allows better control of the process and it lends itself to the realization of "turnkey" installations.
  • the capture means comprise at least one fan ensuring a controlled extraction of the vapor released by the aqueous medium which is in the tank.
  • the fan provides forced suction of air through the "water mist” formed in the tank, so as to evaporate part of the water and therefore cool the remaining water.
  • the means for supplying said tubular elements in an aqueous medium comprise a pump connected to said tank, as well as at least one pipe putting said pump in hydraulic communication with an essentially horizontal channel arranged parallel to said tubular elements with which it communicates through conduits.
  • said pump is advantageously arranged inside the tank, preferably near the bottom of the latter.
  • the channel is advantageously located under the tubular elements, with which it communicates by vertical conduits.
  • the successive tubular elements are spaced, in the axial direction, by a distance of the order of 20 mm.
  • the entire installation comprising the tank, the plurality of tubular elements with their supply means, and the collection means is housed in a common enclosure communicating with the fan and provided with a inlet opening and an outlet opening for the product to be cooled, these two openings being centered on the longitudinal axis of the aligned tubular elements.
  • the tank and / or the capture means can themselves constitute parts of said common enclosure.
  • the installation can be mounted immediately at the outlet of the last stand of the hot rolling mill, so that the common longitudinal axis of the aligned tubular elements coincides with the outlet axis of the products. out of said last rolling stand.
  • the installation in accordance with the invention is equipped with appropriate means for measuring and adjusting various parameters characteristic of the process, in particular the flow rate and the temperature of the aqueous medium for cooling the product.
  • a steel bar 1 from a hot rolling mill enters a cooling ramp 2, known per se, where it undergoes the sudden surface cooling of the treatment recalled in the introduction .
  • the cooling water evacuated from the ramp 2 is collected in a collection basin 3 from where it is sent, by a pump 4, to a cooling basin 5 equipped with a cooling tower 6.
  • a possible excess of water in the cooling basin 5 is returned by a conventional overflow to the collecting basin 3.
  • the water cooled in the cooling basin 5 is taken up by a pump 7 at high pressure and is returned through filters 8 and devices for measuring and regulating the flow 9, to the supply of the cooling ramp 2.
  • the cooling tank 5 is provided with a supply of fresh water 10, intended in particular to compensate for the losses by evaporation in the cooling tower 6 and to adjust the temperature of the water sent to the cooling ramp 2.
  • FIG. 2 shows schematically the essential characteristics of a compact installation according to the present invention.
  • the cooling ramp 11, the water cooling system 12 and the water circulation equipment 13 are assembled in a single assembly.
  • This assembly can be grouped in a common enclosure and thus constitute a cooling group 14 available "key on door".
  • the water cooling system 12 is connected on the one hand to a fan 15 which extracts the heat in the form of steam and to a make-up water supply 16 which compensates for the water losses due to evaporation and eventual leaks tuelles.
  • the apparatus 13 essentially comprises a variable speed pump.
  • the make-up water flow rate is regulated by an apparatus 17, while the flow rate of the variable speed pump is controlled by conventional measurement and adjustment instruments 18.
  • FIG 3 there is shown a cooling unit 14 meeting the principles set out in Figure 2, installed immediately at the outlet of the last stand 20 of a hot rolling mill train.
  • FIG. 3a offers an elevational view, in partial longitudinal section, of the cooling group 14, which shows the cooling ramp 11 made up of successive tubular elements 21 aligned with the outlet axis of the rolling mill.
  • This cooling ramp 11 is located above a tank 22 containing the product cooling water and collecting the water returning from the ramp 11.
  • a variable speed pump 23 is installed in the bottom of the tank 22; it sends the cooling water to the tubular elements 21 via a vertical pipe 24 and a horizontal distribution channel 25, which is itself appropriately connected to the tubular elements 21.
  • the assembly formed by the tank 22 and the cooling ramp 11 is capped by a hood 26, visible in FIG. 4, intended to capture the water vapor coming from the tank 22.
  • This hood is connected to a fan (not represented) by the conduits 27 visible in FIG. 3b and in FIG. 4.
  • Figure 4 shows a view of the installation in cross section along line B-B of Figure 3b.
  • a compartment 28 housing the motor of the pump 23.
  • variable speed pump 23 sends the water from the tank 22, at the required pressure, by the vertical pipe 24 and the horizontal distributor channel 25 to the tubular elements 21. After having cooled the metallic product circulating in these tubular elements, the water returns to the tank 22 where it cools as a result of the aspiration of the steam from the fan. The water therefore circulates in a closed circuit, which reduces consumption.
  • the water level in the tank 22 is kept substantially constant by a conventional water supply not shown in Figures 3 and 4. This water supply can be ten to fifteen times lower than in a conventional installation.

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Abstract

Installation de refroidissement en continu, au moyen d'un milieu aqueux, d'un produit métallique laminé sortant des cages finisseuses d'un laminoir à chaud, comprenant :
  • (a) une cuve (22) destinée à recevoir le milieu aqueux de refroidissement;
  • (b) au-dessus de la cuve (22), une pluralité d'éléments tubulaires (21) destinés à être traversés successivement par le produit à refroidir;
  • (c) au-dessus de la cuve (22) et desdits éléments tubulaires (21), des moyens de captation (27) de la vapeur provenant de la cuve;
  • (d) des moyens pour alimenter (23-25) lesdits éléments tubulaires (21) en milieu aqueux de refroidissement à partir de la cuve;
  • (e) des moyens d'alimentation de ladite cuve en milieu aqueux.

Description

  • La présente invention porte sur une installation de refroidissement en continu de produits métalliques laminés, tels que des barres en acier sortant des cages finisseuses d'un laminoir à chaud.
  • On connaît à présent depuis plusieurs années le traitement dit de trempe et auto-revenu mis au point par le demandeur pour améliorer les propriétés mécaniques des produits métalliques, en particulier des barres d'armature du béton. Brièvement rappelé ce procédé consiste à refroidir brusquement et pendant un temps limité, la surface de la barre à la sortie de la dernière cage du laminoir à chaud, de façon à y former une couche de martensite et/ou de bainite puis, au cours d'un séjour ultérieur de la barre dans l'air, à provoquer un revenu, dit "auto-revenu", de cette couche superficielle sous l'effet de la cha­leur se propageant, par conduction, à partir des régions intérieures - le coeur - non refroidies de la barre.
  • Le refroidissement superficiel brusque est actuellement réalisé par passage de la barre dans un milieu aqueux, et le procédé est soigneu­sement conduit et contrôlé afin de fournir avec certitude des produits présentant les propriétés désirées.
  • La mise en oeuvre de ce procédé requiert bien entendu une installation adéquate. En règle générale, les installations utilisées actuellement comprennent, outre l'équipement de refroidissement proprement dit avec ses systèmes d'alimentation et de régulation, un premier bassin de col­lecte des eaux de refroidissement et un second bassin avec une tour de réfrigération pour assurer le refroidissement de l'eau. Le tout est complété par un ensemble de pompes, de filtres, de vannes et de cana­lisations, dimensionnés de façon à pouvoir assurer des débits d'eau élevés, de l'ordre de 4 à 8 m³ par tonne d'acier traité.
  • La construction d'une telle installation impose d'importants travaux sur le site d'implantation c'est-à-dire du laminoir; elle entraîne l'oc­cupation d'une grande surface de terrain et elle exige des investis­sements élevés. Une telle installation rend quelquefois délicate la conduite du procédé en raison du grand nombre d'équipements qui sont impliqués dans l'opération. Enfin, l'installation doit souvent être adaptée en fonction des conditions locales, ce qui ne permet pas la livraison d'installations complètement achevées.
  • La présente invention a pour objet une installation destinée à remédier aux inconvénients précités. L'invention propose à cet effet une installation compacte, permettant une réduction sensible des travaux sur le site d'implantation, de la surface de terrain occupée et des frais d'investissements. Elle autorise également un meilleur contrôle du procédé et elle se prête à la réalisation d'installations "clé sur porte".
  • A cet effet, l'installation qui fait l'objet de la présente invention est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison :
    • (a) une cuve destinée à recevoir le milieu aqueux de refroidissement;
    • (b) au-dessus de la cuve et à un niveau plus élevé que le niveau du milieu aqueux de refroidissement dans la cuve, une pluralité d'éléments tubulaires, alignés suivant un axe longitudinal ho­rizontal commun, destinés à être traversés successivement par le produit à refroidir;
    • (c) au-dessus de la cuve et plus haut que ladite pluralité d'éléments tubulaires, des moyens de captation de la vapeur d'eau présente dans la cuve;
    • (d) des moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires en milieu aqueux de refroidissement à partir de la cuve;
    • (e) des moyens d'alimentation de ladite cuve en milieu aqueux.
  • Suivant une réalisation intéressante de cette installation, les moyens de captation comprennent au moins un ventilateur assurant une ex­traction contrôlée de la vapeur dégagée par le milieu aqueux qui se trouve dans la cuve.
  • De préférence, le ventilateur assure une aspiration forcée d'air à travers le "brouillard d'eau" formé dans la cuve, de façon à évaporer une partie de l'eau et par conséquent refroidir l'eau restante.
  • Egalement selon l'invention, les moyens pour alimenter lesdits élé­ments tubulaires en milieu aqueux comprennent une pompe raccordée à ladite cuve, ainsi qu'au moins une conduite mettant ladite pompe en communication hydraulique avec un canal essentiellement horizontal disposé parallèlement auxdits éléments tubulaires avec lesquels il communique par des conduits.
  • Dans le cadre de l'invention, ladite pompe est avantageusement dispo­sée à l'intérieur de la cuve, de préférence à proximité du fond de celle-ci. En outre, le canal est avantageusement situé sous les élé­ments tubulaires, avec lesquels il communique par des conduits ver­ticaux.
  • D'une façon connue en soi, les éléments tubulaires successifs sont écartés, dans le sens axial, d'une distance de l'ordre de 20 mm.
  • Toujours selon l'invention, l'ensemble de l'installation comprenant la cuve, la pluralité d'éléments tubulaires avec leurs moyens d'a­limentation, et les moyens de captation est logé dans une enceinte commune communiquant avec le ventilateur et pourvue d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie du produit à refroidir, ces deux ouvertures étant centrées sur l'axe longitudinal des éléments tubulaires alignés. A cet effet, la cuve et/ou les moyens de capta­tion peuvent eux-mêmes constituer des parties de ladite enceinte commune.
  • Selon une particularité avantageuse de l'invention, l'installation peut être montée immédiatement à la sortie de la dernière cage du laminoir à chaud, de telle façon que l'axe longitudinal commun des éléments tubulaires alignés coïncide avec l'axe de sortie des pro­duits hors de ladite dernière cage de laminoir.
  • Par ailleurs, et de façon connue en soi, l'installation conforme à l'invention est équipée de moyens appropriés de mesure et de réglage de divers paramètres caractéristiques du procédé, en particulier le débit et la température du milieu aqueux de refroidissement du pro­duit.
  • On va maintenant décrire l'invention d'une façon plus détaillée, en faisant référence à la réalisation préférée illustrée, à titre d'exemple, dans les dessins annexés,dans lesquels la
    • figure 1 illustre schématiquement une installation typique exis­tante; la
    • figure 2 expose le principe d'une installation compacte conforme à l'invention; la
    • figure 3 présente en une vue en plan (a) et en élévation (b), une réalisation préférée d'une installation conforme à l'inven­tion; et la
    • figure 4 montre une vue de cette installation, en coupe transversale suivant la ligne B-B de la figure 3 (b).
  • Dans les figures, les éléments analogues ont été désignés par les mê­mes repères numériques et les pièces non essentielles pour la compré­hension de l'invention ont été omises.
  • Faisant référence à la figure 1, une barre d'acier 1 provenant d'un laminoir à chaud (non représenté) pénètre dans une rampe de refroidis­sement 2, connue en soi, où elle subit le refroidissement superficiel brusque du traitement rappelé dans l'introduction. L'eau de refroidis­sement évacuée de la rampe 2 est recueillie dans un bassin de collecte 3 d'où elle est envoyée, par une pompe 4, dans un bassin de refroidis­sement 5 équipé d'une tour de réfrigération 6. Un éventuel excès d'eau dans le bassin de refroidissement 5 est renvoyé par un trop-plein con­ventionnel au bassin de collecte 3. L'eau refroidie dans le bassin de refroidissement 5 est reprise par une pompe 7 à haute pression et est renvoyée à travers des filtres 8 et des appareils de mesure et de ré­gulation du débit 9, vers l'alimentation de la rampe de refroidissement 2. Le bassin de refroidissement 5 est pourvu d'une alimentation en eau fraîche 10, destinée notamment à compenser les pertes par évaporation dans la tour de réfrigération 6 et à ajuster la température de l'eau envoyée vers la rampe de refroidissement 2.
  • La figure 2 expose schématiquement les caractéristiques essentielles d'une installation compacte conforme à la présente invention. Dans cette installation, la rampe de refroidissement 11, le système de re­froidissement de l'eau 12 et l'appareillage de mise en circulation de l'eau 13 sont rassemblés dans un ensemble unique. Cet ensemble peut être regroupé dans une enceinte commune et constituer ainsi un groupe de refroidissement 14 livrable "clé sur porte". Dans ce groupe de refroidissement, le système de refroidissement de l'eau 12 est rac­cordé d'une part à un ventilateur 15 qui assure l'extraction de la chaleur sous forme de vapeur et à une alimentation en eau d'appoint 16 qui compense les pertes d'eau dues à l'evaporation et aux fuites éven­ tuelles. L'appareillage 13 comporte essentiellement une pompe à vi­tesse variable. Le débit d'eau d'appoint est réglé par un appareil 17, tandis que le débit de la pompe à vitesse variable est commandé par des instruments de mesure 18 et de réglage 19 conventionnels.
  • Dans la figure 3, on a représenté un groupe de refroidissement 14 ré­pondant aux principes exposés dans la figure 2, installé immédiatement à la sortie de la dernière cage 20 d'un train de laminoir à chaud.
  • La figure 3a offre une vue en élévation, en coupe longitudinale par­tielle, du groupe de reroidissement 14, qui montre la rampe de re­froidissement 11 constituée d'éléments tubulaires successifs 21 ali­gnés avec l'axe de sortie du laminoir. Cette rampe de refroidissement 11 est située au-dessus d'une cuve 22 contenant l'eau de refroidis­sement du produit et recueillant l'eau revenant de la rampe 11. Une pompe à vitesse variable 23 est installée dans le fond de la cuve 22; elle envoie l'eau de refroidissement vers les éléments tubulaires 21 par l'intermédiaire d'une conduite verticale 24 et d'un canal ré­partiteur horizontal 25, qui est lui-même raccordé de façon appropriée aux éléments tubulaires 21.
  • L'ensemble formé par la cuve 22 et la rampe de refroidissement 11 est coiffé par une hotte 26, visible dans la figure 4, destinée à capter la vapeur d'eau provenant de la cuve 22. Cette hotte est raccordée à un ventilateur (non représenté) par les conduits 27 visibles dans la figure 3b et dans la figure 4.
  • La figure 4 montre une vue de l'installation en coupe transversale suivant la ligne B-B de la figure 3b. A côté de la cuve 22, est prévu un compartiment 28 abritant le moteur de la pompe 23.
  • En réponse aux ordres fournis par les appareils de mesure et de ré­glage (repérés respectivement 18 et 19 sur la figure 2), la pompe à vitesse variable 23 envoie l'eau de la cuve 22, à la pression requise, par la conduite verticale 24 et le canal répartiteur horizontal 25 jusqu'aux éléments tubulaires 21. Après avoir refroidi le produit mé­tallique circulant dans ces éléments tubulaires, l'eau revient dans la cuve 22 où elle se refroidit par suite de l'aspiration de la vapeur par le ventilateur. L'eau circule donc en circuit fermé, ce qui réduit la consommation. Le niveau de l'eau dans la cuve 22 est main­tenu sensiblement constant par un apport d'eau conventionnel non re­présenté dans les figures 3 et 4. Cet apport d'eau peut être dix à quinze fois moins élevé que dans une installation conventionnelle.

Claims (6)

1. Installation de refroidissement en continu d'un produit métallique laminé, en particulier d'une barre d'acier, sortant des cages finis­seuses d'un laminoir à chaud, au moyen d'un milieu aqueux, caracté­risée en ce qu'elle comprend en combinaison :
(a) une cuve destinée à recevoir le milieu aqueux de refroidissement;
(b) au-dessus de la cuve et à un niveau plus élevé que le niveau du milieu aqueux de refroidissement dans la cuve, une pluralité d'é­léments tubulaires alignés suivant un axe longitudinal horizontal commun, destinés à être traversés successivement par le produit à refroidir;
(c) au-dessus de la cuve et plus haut que ladite pluralité d'éléments tubulaires, des moyens de captation de la vapeur provenant de la cuve;
(d) des moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires en milieu a­queux de refroidissement à partir de la cuve;
(e) des moyens d'alimentation de ladite cuve en milieu aqueux.
2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de captation comprennent au moins un ventilateur assurant une extraction contrôlée de la vapeur d'eau présente dans la cuve.
3. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires en milieu aqueux comprennent une pompe raccordée à ladite cuve, ainsi qu'au moins une conduite mettant ladite pompe en commu­nication hydraulique avec un canal essentiellement horizontal disposé parallèlement auxdits éléments tubulaires avec lesquels il communique par des conduits.
4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la pompe est disposée à l'intérieur de ladite cuve, de préférence à proximité du fond de la cuve.
5. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que ledit canal est situé sous les éléments tu­bulaires, et en ce qu'il communique avec ceux-ci par des conduits ver­ticaux.
6. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'ensemble de l'installation comprenant la cuve, la pluralité d'éléments tubulaires avec leurs moyens d'alimen­tation, ainsi que les moyens de captation est logé dans une enceinte commune communiquant avec le ventilateur et pourvue d'une ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie du produit à refroidir, ces deux ouvertures étant centrées sur l'axe longitudinal desdits éléments tubulaires, la cuve et/ou les moyens de captation pouvant eux-mêmes constituer des parties de ladite enceinte commune.
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