EP0633439A1 - Perfectionnements apportés aux rouleaux refroidis pour la manutention de produits, notamment métallurgiques et sidérurgiques - Google Patents
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- C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
- C21D9/0012—Rolls; Roll arrangements
Definitions
- the present invention relates to improvements made to the rollers which are used in particular in heat treatment ovens for handling product, for example metallurgical and steel products, moving inside such ovens.
- the means for ensuring the movement of the product for example metallurgical or steel, inside the furnace, are made so as to allow movement of this product at different speeds, slow or high , this in order to take into account industrial imperatives.
- the lifetime of the handling and conveying means in the furnace must be sufficiently long with respect to the other mechanical systems used in the furnace, that is to say that the handling means must be able to maintain, over time, their initial level of performance.
- the handling and conveying rollers must be designed and produced so as to ensure good guiding of the products throughout the oven and so that the thermal marking of the products by the rollers is as low as possible.
- rollers In the installations of the roller type, the technique of conventional rollers made of centrifuged refractory steel is known. These rollers have the disadvantage of being at the limit of possible for temperatures greater than or equal to 1,100 ° C; this type of roller comprising a central water-cooled tube requiring a large installed heating power, as regards the oven, this in order to compensate for the heat losses resulting from the cooling of the tubes of the rollers.
- the present holder has recently developed a system of cooled rollers which is described in particular in FR-A-2 632 286.
- This system consists of making the handling rollers from a central shaft cooled for example by water, on which discs are mounted, separated using an insulating refractory, these discs arranged perpendicular to the longitudinal axis of the roller serving as a support for the products to be handled and conveyed.
- the invention proposes to provide a new type of cooled roller which does not have the drawbacks mentioned above of roller handling systems according to the prior art.
- the invention relates to cooled rollers for handling and conveying products, and in particular metallurgical and steel products, moving inside an oven, each of these rollers consisting of a central shaft cooled by water on which discs are mounted perpendicular to said central shaft, to serve as a support for the products, characterized in that there is, around said central shaft, one or more screens providing thermal insulation, opposing radiative heat transfers between the atmosphere of the oven and the cooled shaft of said roller.
- said rollers providing thermal insulation may possibly be of cylindrical, conical, frustoconical shape, or of any other shape making it possible to avoid said radiative thermal transfers.
- the heat shields are made sufficiently thin and conductive in order to be considered isothermal, thus ensuring a purely radiative insulation.
- the thermal screens are produced so as to provide both radiative and conductive insulation, the nature and the thickness of said screens then being determined so as to allow the establishment of a gradient of significant temperature within them.
- the flow exchanged between the atmosphere of the furnace and the cooled shaft 10 of the roller is minimized by one or more screens, which in this nonlimiting exemplary embodiment are produced in the form of cylindrical heat screens 14 , and arranged around the cooled shaft 10.
- these heat shields 14 can have any other suitable shape such as for example conical, frustoconical, etc.
- said screens can be made of a metal or alloy or any other material sufficiently resistant to impact.
- the cooled rollers thus perfected according to the invention make it possible to obtain insulations which have good mechanical resistance to impacts with the products handled, combined with resistance over time which is considerably increased compared to the rollers according to the prior art. This increases the reliability of handling systems comprising such rollers, which reduces maintenance to a minimum.
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Abstract
Rouleaux refroidis pour la manutention et le convoyage de produits, notamment de produits métallurgiques et sidérurgiques se déplaçant à l'intérieur d'un four, chacun de ces rouleaux étant constitué d'un arbre central refroidi par de l'eau sur lequel sont montés des disques perpendiculairement audit arbre central, pour servir de support aux produits sidérurgiques, caractérisés en ce que l'on dispose, autour dudit arbre central (10) , un ou plusieurs écrans (14) assurant une isolation thermique, s'opposant aux transferts thermiques radiatifs entre l'atmosphère du four et l'arbre refroidi dudit rouleau. <IMAGE>
Description
- La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux rouleaux qui sont utilisés notamment dans les fours de traitement thermique pour la manutention de produit par exemple des produits métallurgiques et sidérurgiques, se déplaçant à l'intérieur de tels fours.
- On sait que lors du déplacement d'un produit, notamment métallurgique et sidérurgique à l'intérieur d'un four, ce produit doit être amené à un niveau de température déterminée, ce qui impose aux moyens de manutention et de convoyage du produit dans le four, d'être conçus et réalisés en fonction des conditions d'ambiance thermique définies pour le produit (température élevée en général) et également en fonction des caractéristiques du produit (notamment charge, nature, etc...).
- En outre, il est nécessaire que les moyens permettant d'assurer le déplacement du produit, par exemple métallurgique ou sidérurgique, à l'intérieur du four, soient réalisés de manière à permettre un déplacement de ce produit à des vitesses différentes, lentes ou élevées, ceci afin de tenir compte des impératifs industriels.
- Enfin, la durée de vie des moyens de manutention et de convoyage dans le four doit être suffisamment importante vis à vis des autres systèmes mécaniques mis en oeuvre dans le four, c'est-à-dire que les moyens de manutention doivent pouvoir maintenir, dans le temps, leur niveau de performance initial.
- Pour résoudre les problèmes ainsi posés et rappelés ci-dessus, la technique actuelle a développé deux solutions qui sont, soit adaptées aux produits lourds, mais qui n'autorisent pas de déplacement des produits à des vitesses élevées (ce type de solution est celui des longerons cavaleurs), soit dépourvues de limite sur le plan de la vitesse de déplacement des produits, mais dont les conceptions actuelles conviennent mal dans le cas de produits lourds (il s'agit des installations du type rouleaux).
- Dans cette dernière solution, les rouleaux de manutention et de convoyage doivent être conçus et réalisés de manière à assurer un bon guidage des produits tout au long du four et de façon que le marquage thermique des produits par les rouleaux soit le plus faible possible.
- Parmi les installations du type rouleaux, on connaît la technique des rouleaux classiques réalisés en acier réfractaire centrifugé. Ces rouleaux présentent l'inconvénient d'être à la limite du possible pour des températures supérieures ou égales à 1.100°C; ce type de rouleau comprenant un tube central refroidi à l'eau exigeant une puissance de chauffage installée importante, en ce qui concerne le four, ceci afin de compenser les pertes calorifiques résultant du refroidissement des tubes des rouleaux.
- Parmi les installations de ce type, on connaît également des systèmes de manutention et de convoyage à rouleaux céramiques. Un tel système présente l'inconvénient d'être fragile vis-à-vis des chocs mécaniques.
- Enfin, un autre système connu consiste à prévoir un rouleau à double enveloppe. Cependant, ce système est de réalisation trop complexe.
- La présente titulaire a récemment développé un système de rouleaux refroidis qui est décrit notamment dans FR-A-2 632 286.
Ce système consiste à réaliser les rouleaux de manutention à partir d'un arbre central refroidi par exemple par de l'eau, sur lequel sont montés des disques, séparés à l'aide d'un réfractaire isolant, ces disques disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal du rouleau servant de support aux produits à manutentionner et à convoyer. - Dans un tel système, l'isolation des rouleaux ainsi réalisés pose deux problèmes :
- une faible tenue mécanique aux chocs ou accrochages avec les produits entraînant de nombreux incidents étant donné que la forme des produits est moins plane qu'on ne pouvait l'imaginer ;
- compte-tenu des températures de fonctionnement imposées, les isolants habituels qui sont montés sur pièce mobile, se désagrègent rapidement aux températures d'emploi, du fait des accélérations et décélérations lors des déplacements des produits.
- Dans ces conditions, la durée de vie de cette isolation des rouleaux ne dépasse pas six mois, ce qui oblige l'exploitant, en le pénalisant, à prévoir une maintenance très fréquente, fastidieuse et coûteuse.
- En fait, dans ce type d'isolation des rouleaux, c'est la mauvaise conductivité thermique de l'isolant qui minimise le flux échangé entre l'ambiance du four et l'arbre refroidi du rouleau.
- L'invention se propose d'apporter un nouveau type de rouleau refroidi ne présentant pas les inconvénients rappelés ci-dessus des systèmes de manutention à rouleaux selon la technique antérieure.
- En conséquence , l'invention concerne des rouleaux refroidis pour la manutention et le convoyage de produits, et en particulier de produits métallurgiques et sidérurgiques, se déplaçant à l'intérieur d'un four, chacun de ces rouleaux étant constitué d'un arbre central refroidi par de l'eau sur lequel sont montés des disques perpendiculairement audit arbre central, pour servir de support aux produits, caractérisés en ce que l'on dispose, autour dudit arbre central, un ou plusieurs écrans assurant une isolation thermique, s'opposant aux transferts thermiques radiatifs entre l'atmosphère du four et l'arbre refroidi dudit rouleau.
- Selon une caractéristique de l'invention, lesdits rouleaux assurant l'isolation thermique peuvent éventuellement être de forme cylindrique, conique, tronconnique, ou de toute autre forme permettant d'éviter lesdits transferts thermiques radiatifs.
- Selon une caractéristique de l'invention, les écrans thermiques sont réalisés suffisamment minces et conducteurs afin de pouvoir être considérés isothermes, assurant ainsi une isolation purement radiative.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, les écrans thermiques sont réalisés de manière à assurer à la fois une isolation radiative et conductive, la nature et l'épaisseur desdits écrans étant alors déterminées de manière à permettre l'établissement d'un gradient de température significatif en leur sein.
- D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif.
- Sur les dessins :
- La figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un rouleau refroidi perfectionné selon la présente invention, et
- La figure 2 est une vue schématique en perspective représentant le rouleau de la figure 1.
- En se référant aux dessins, on voit que chaque rouleau du système de manutention et de convoyage des produits, par exemple métallurgiques et sidérurgiques à l'intérieur du four comporte un arbre tubulaire central 10 refroidi par exemple à l'eau, sur lequel sont répartis, selon des intervalles prédéterminés, des disques 12, disposés perpendiculairement à l'arbre central. Ces disques servent de support aux produits sidérurgiques.
- Selon la présente invention, on minimise le flux échangé entre l'ambiance du four et l'arbre 10 refroidi du rouleau, par un ou plusieurs écrans, qui dans cet exemple de réalisation non limitatif sont réalisés sous la forme d'écrans thermiques cylindriques 14, et disposés autour de l'arbre refroidi 10.
- Ainsi qu'on l'a déjà précisé, ces écrans thermiques 14 peuvent présenter toute autre forme appropriée telle que par exemple conique, tronconnique, etc.
- Selon l'invention, lesdits écrans peuvent être réalisés en un métal ou alliage ou en tout autre matériau résistant suffisamment aux chocs.
- On obtient ainsi une excellente isolation des rouleaux.
- Selon l'invention, on peut obtenir :
- soit une isolation purement radiative, en réalisant les écrans 14 suffisamment minces et conducteurs de manière qu'ils puissent être considérés isothermes ;
- soit une isolation à la fois radiative, obtenue de la manière spécifiée ci-dessus, et conductive, la nature et l'épaisseur des écrans 14 étant alors déterminées de manière à obtenir en leur sein l'établissement d'un gradient de température significatif. Dans ce cas, les écrans peuvent être constitués de plusieurs couches de matériaux différents: métaux, alliages, matériaux composites, structures en nids d'abeille, etc...
- Les rouleaux refroidis ainsi perfectionnés selon l'invention permettent d'obtenir des isolations qui présentent une bonne tenue mécanique vis-à-vis des chocs avec les produits manipulés, combinée à une tenue dans le temps qui est considérablement accrue par rapport aux rouleaux selon la technique antérieure. On augmente ainsi la fiabilité des systèmes de manutention comportant de tels rouleaux, ce qui permet d'en réduire la maintenance à un minimum.
- Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et/ou représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes.
Claims (8)
1 - Rouleaux refroidis pour la manutention et le convoyage de produits, notamment de produits métallurgiques et sidérurgiques se déplaçant à l'intérieur d'un four, chacun de ces rouleaux étant constitué d'un arbre central refroidi par de l'eau sur lequel sont montés des disques perpendiculairement audit arbre central, pour servir de support aux produits sidérurgiques, caractérisés en ce que l'on dispose, autour dudit arbre central (10) , un ou plusieurs écrans (14) assurant une isolation thermique, s'opposant aux transferts thermiques radiatifs entre l'atmosphère du four et l'arbre refroidi dudit rouleau.
2 - Rouleaux refroidis selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits écrans sont de forme cylindrique, conique, ou tronconnique.
3 - Rouleaux refroidis selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisés en ce que les écrans thermiques (14) sont réalisés suffisamment minces et conducteurs afin de pouvoir être considérés isothermes, assurant ainsi une isolation purement radiative.
4 - Rouleaux refroidis selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisés en ce que les écrans thermiques (14) sont réalisés de manière à assurer à la fois une isolation radiative et conductive, la nature et l'épaisseur desdits écrans étant alors déterminées de façon à permettre l'établissement d'un gradient de température significatif en leur sein.
5 - Rouleaux refroidis selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisés en ce que lesdits écrans thermiques sont réalisés en métaux ou alliages.
6 - Rouleaux refroidis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisés en ce que lesdits écrans thermiques sont réalisés en matériaux composites.
7 - Rouleaux refroidis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisés en ce que lesdits écrans thermiques sont réalisés à l'aide de structures en nids d'abeilles.
8 - Rouleaux refroidis selon les revendications 1 et 4 caractérisés en ce que lesdits écrans sont constitués de plusieurs couches de matériaux différents tels que notamment: métaux, alliages, matériaux composites, structures en nids d'abeilles.
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