EP2452143A1 - Dispositif de separation d'atmospheres - Google Patents

Dispositif de separation d'atmospheres

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Publication number
EP2452143A1
EP2452143A1 EP10740745A EP10740745A EP2452143A1 EP 2452143 A1 EP2452143 A1 EP 2452143A1 EP 10740745 A EP10740745 A EP 10740745A EP 10740745 A EP10740745 A EP 10740745A EP 2452143 A1 EP2452143 A1 EP 2452143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rollers
strip
pair
chamber
band
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10740745A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Doussin
Cyril Claveroulas
Xavier Cluzel
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.)
Fives Stein SA
Original Assignee
Fives Stein SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fives Stein SA filed Critical Fives Stein SA
Publication of EP2452143A1 publication Critical patent/EP2452143A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/562—Details
    • C21D9/565—Sealing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/0025—Charging or loading melting furnaces with material in the solid state
    • F27D3/0032—Charging or loading melting furnaces with material in the solid state using an air-lock
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals

Definitions

  • the invention relates to an atmospheric separation device implanted between two chambers of an oven of a line of continuous heat treatment of metal strips, the chambers having atmospheres of different natures.
  • the treatment line may be, for example, an annealing line or a galvanizing line.
  • the heat treatment band circulates continuously in successive chambers, including heating, holding and cooling to follow the thermal path adapted to the mechanical properties.
  • the thermal cycle may, for example, include heating at a temperature of 800 ° C., holding for 10 seconds at this temperature, followed by rapid cooling.
  • the furnace is generally maintained under a reducing atmosphere composed of a mixture of nitrogen and hydrogen.
  • the hydrogen content in the heating and slow cooling chambers is generally between 5 and 15%. In convective cooling chambers, it is advantageous to have a higher hydrogen content in order to increase the cooling performance, for example 20 to 80% hydrogen.
  • Continuous annealing furnaces of metal strips generally have large volume chambers.
  • the flow rate of the atmosphere injected continuously to keep the chambers under slight pressure is high, for example 100 to 300 m 3 / h. Since hydrogen is much more expensive than nitrogen, it is advantageous to keep the heating and holding chambers under a low hydrogen content so as to limit the cost of the injected atmosphere.
  • the atmospheres of two successive chambers of a continuous treatment furnace of metal strips can thus be of different natures, in particular in their concentration of hydrogen.
  • the technical problem is therefore to create a barrier between the different sections of the equipment so as to maintain good control of these atmospheres, while allowing the band to pass without physical damage to it.
  • This barrier must also make it possible to limit the migration of atmospheres between the two chambers.
  • the separation of the controlled atmospheres of the different sections of the equipment is obtained by interposing a separating device comprising two necking zones between which either a gas is injected to create a buffer zone, or they are sucked in. gas passing between the zones of narrowing.
  • necking are for example in the form of flaps positioned on either side of the strip and creating a product passage window. They condition the relative tightness of the device by the adjustment distance of the window.
  • the metal strip may have different geometric defects such as uneven flatness with a tile shape, or creases on the strip.
  • JP 05 214450 shows an atmosphere separation device placed at the inlet and outlet of a bright stainless steel annealing furnace, maintained under a high hydrogen content.
  • the scroll plane of the strip at the output of the device is the same as that at the input.
  • modifications of the sealing devices are sometimes made by fitting flexible metal elements holding at high temperature. These elements can reduce the leakage section but they can cause scratches on the tape in case of contact with it. This contact between the flexible elements and the band can occur in the event of a misalignment of the flexible elements or defects of geometry of the band.
  • the holding in time of the elements flexible is also limited when the strip is at a high temperature, for example 700 0 C.
  • the invention thus relates to an atmospheric separation device implanted between two chambers of a line of continuous treatment of metal strips having atmospheres of different natures, making it possible to avoid the entry of the atmosphere of the chamber. located upstream of the device in the downstream chamber, and vice versa.
  • An atmospheric separation device comprises:
  • this first pair of rollers ensuring the essential of the seal between the first chamber and the inside of the device
  • this second pair of rollers ensuring the essential of the seal between the second chamber and the inside of the device
  • pairs of rollers are arranged to cause a change in the running plane of the web between the input and the output of the device, and in that the spacing between the rollers of each pair is adjusted so that when the band has geometric defects, including a transverse tile profile, the rollers reduce the defects of the band over its width, so as to limit the gas flow.
  • the band does not undergo plastic deformation during its passage between the rollers of the device according to the invention.
  • the band resumes its initial profile, for example in tile, after passing through the device.
  • the atmosphere separation device comprises:
  • the pairs of input and output rollers of the box are shifted transversely with respect to the running direction of the strip, so as to cause a change in the strip's traveling plane between the inlet and the outlet of the casing, a roller of the input pair bearing against a concave portion of the band, and a roller of the output pair bearing against another concave portion of the band located from opposite side to the first roll,
  • the spacing between the rolls of at least one pair is adjusted so that, when the band has geometric defects, in particular a transverse tile profile, the rollers of this pair reduce the geometric defects of the band on its width, so limit the gaseous flow.
  • the distance between the strip travel planes between the input and the output of the device is between 30 and 100 mm.
  • the device may comprise means for withdrawing the atmosphere present inside the volume between the pairs of rollers, leading to gaseous flows of the chambers towards the inside of the device.
  • the device may include means for injecting a gas within the volume between the pairs of rollers, leading to gaseous flows from the interior of the device to the chambers.
  • At least the rollers opposed to those which bear against the web as a result of the change of plane of movement are movable in translation for adjustment of the spacing between rollers, and the distances between the rollers of each pair are adjusted according to the importance of the geometrical defects of the band.
  • the rollers are carried by rotatably mounted shafts in bearings fixed on carriages slidable on slides, the translational movement of the carriages being obtained by a motor member.
  • a flexible sealing device is provided to establish a tight connection between the walls of a box surrounding the rollers and the fixed housings of the bearings. The operating position of the rollers can be achieved via adjustable stops.
  • the peripheral speed of the rollers is synchronous with the running speed of the band.
  • the leakage section can thus be minimized because the strip is forced to pass between the rollers by "rolling" effect without damage to it because the circumferential speed of the rollers is synchronous with the speed of travel of the strip.
  • the surface state of each roll is determined so as to avoid any marking of the band.
  • the adjustment of the leakage section is more accurate because the strip bears on one of the two rollers component each pair which allows to have a geometric reference position.
  • the support of the band on one of the two rollers composing each pair prevents any floating of the band between the pairs of rollers.
  • a device without deflection of the band between the two pairs of rollers would lead to a floating of the band likely to mark the surface of the strip or to generate band flaps upstream or downstream of the atmosphere separation device. .
  • the geometrical defects of the strip are no longer a limit to the efficiency of the separation of atmospheres.
  • Profiled sealing blocks may be provided on either side of the outlet of the upstream chamber, and the inlet of the downstream chamber to close as far as possible, without hindering the rotation of the rollers, the gap between the periphery rollers and the wall of the chamber.
  • the device according to the invention is designed to operate with a product that may be at a high temperature, for example 800 ° C., and atmospheres that may be hot, for example at 500 ° C.
  • the device is also designed to operate with a difference significant temperature between the atmospheres located upstream and downstream of the device.
  • the device according to the invention can advantageously be used to effect the separation of atmospheres of very different types, for example between an oxidizing atmosphere for the strip and a reducing atmosphere or between a humid atmosphere and a dry atmosphere.
  • the invention can be implemented on a vertical or horizontal furnace, with a band flowing at the device on a horizontal plane or on a vertical plane.
  • - Fig. 1 is a schematic vertical section of a device according to the invention, the strip moving in a vertical plane. To facilitate the understanding of the invention, certain dimensions are deliberately disproportionate.
  • - Fig. 2 is a cross section on a larger scale, along the line M-II of Fig.1, showing an example of profile of the strip before entering the device.
  • FIG. 3 is a partial cross-section along the line Ml-Ml of FIG. 1, showing an example of a profile of the strip during its passage between a pair of rollers of the device according to the invention.
  • - Fig.4 is an end view, on a larger scale, of two rollers, without the box that surrounds them normally.
  • FIG. 5 is a view from above of the rollers of FIG. 4, on a smaller scale, along the arrow V of FIG.
  • - Fig.6 is a section similar to that of Fig.1 of a device according to the invention with gas injection into the box.
  • Fig.1 shows a band 1 traveling vertically from an upstream chamber Ca to a downstream chamber Cb, according to the running direction of the band represented by an arrow ⁇ .
  • the tape scrolls from top to bottom, but the opposite is possible, as well as a scroll in a direction inclined relative to the vertical.
  • the band could also scroll horizontally.
  • a device A for separating atmospheres is placed between chambers Ca and Cb.
  • the device A comprises a thermally insulated casing 2 providing a tight connection between the upstream Ca and downstream Cb chambers.
  • two pairs of motorized rollers R1 a / R1 b and R2a / R2b are respectively located at the inlet and the outlet of the box.
  • the band 1 circulates between the rollers of each pair.
  • the pairs of rollers R1 a / R1b input, and R2a / R2b output, are shifted transversely, a distance D, relative to the running direction of the strip so as to cause a change of the scroll plane between the inlet and the outlet of the caisson 2.
  • the scroll plane is designated Pa upstream, and Pb downstream of the caisson.
  • the pairs of rollers are positioned so as to ensure a straight support of the band on one of the two rollers making up each pair.
  • the strip 1 is in a straight bearing on the rollers R1a and R2a, or deflection rollers.
  • the deviating roller R1 of the input pair bears against a concave portion of the belt, and the deflection roller R2a of the output pair also bears against a concave portion on the side of the opposite web to the first roller R1a.
  • the two planes Pa and Pb may be parallel or inclined relative to each other.
  • the distance D between the planes Pa and Pb is such that it allows a sufficient deflection ⁇ of the band thus ensuring the support thereof on the deviating rollers R1a and R2a.
  • This distance D is preferably between 30 and 100 mm.
  • Elements 3a, 3b, 3c and 3d make it possible to reduce the leakage section between the generatrices of the rollers and the chambers Ca and Cb so as to limit the consumption in atmosphere.
  • the elements 3a, 3b, 3c and 3d are formed by shaped parts, fixed on a chamber wall or box, which have a concave surface conforming to the contour of the rollers to limit lateral leakage at the rollers.
  • the elements 3a, 3b, 3c and 3d are provided on either side of the inlet and the outlet of the box.
  • rollers of a pair rotate in opposite directions relative to each other and are driven, by motor means not shown, at a speed synchronous with the speed of travel of the band. This makes it possible to obtain a zero relative speed between the faces of the strip and the outer generatrices of the rollers so as not to mark the strip.
  • Fig.4 and 5 show, on a larger scale than Fig.1, the mounting of the rollers R2a, R2b. Rollers R1a, R1b are mounted in a similar manner and the description of the arrangement will therefore be limited to R2a, R2b.
  • the rollers R2a, R2b are carried by shafts 4a, 4b (Fig.5) rotatably mounted in bearings 5a, 5b placed and fixed on carriages 6a, 6b. These carriages 6a, 6b slide on horizontal slideways 7a, 7b, orthogonal to the geometric axis of the rollers R2a, R2b.
  • the translational movement of the carriages 6a, 6b and the rollers R2a, R2b is obtained by a pneumatic, hydraulic, mechanical or electrical motor element 8a, 8b.
  • the drive member 8a, 8b is formed by a cylinder 9a, 9b, double effect, hydraulic or pneumatic whose axis is oriented parallel to the slideways 7a, 7b.
  • the cylinder of each cylinder is fixed relative to the slides 7a, 7b, while the outer end of the rod of each cylinder is coupled to a respective carriage 6a, 6b.
  • a flexible sealing device 10a, 10b in particular constituted by an elastomer bellows, in the form of an accordion, is provided to establish a tight connection between the walls 11 of the box 2, having openings 12 traversed by the shafts 4a, 4b , and the fixed housings of the bearings 5a, 5b.
  • the operating position of the rollers R2a, R2b is obtained through adjustable stops 14a, 15a and 14b, 15b.
  • the position of each stop can be controlled by a screw / nut system, with an electric motor drive in rotation of the screw.
  • the electric motor receives instructions from a remote control station.
  • the support of a carriage against a stop acts in general on an electrical contact which controls the stopping of the drive member 8a, 8b in the position reached.
  • the adjustable stops make it possible to adjust the spacing of the rollers, that is to say the width of the passage window of the strip, according to its geometric characteristics upstream of the device.
  • a member continuously measures the geometrical characteristics of the strip at the inlet of the atmosphere separation device and sends a signal to a control system of the line. This signal is taken into account to automatically adjust the positioning of the rollers of the atmospheres separation device.
  • the support rollers R1a and R2a are fixed in translation, only the rollers R1b and R2b are movable in translation in a direction orthogonal to the parallel geometric axes of the rollers.
  • the four rollers are movable in translation along the said direction.
  • the device comprises a means for withdrawing K from the atmosphere present inside the volume between the pairs of rollers, leading to gaseous flows of the chambers towards the inside of the device.
  • the atmosphere present inside the box 2 is sucked and rejected out of it by a conduit E placed between the two pairs of rollers and connected to the withdrawal or suction means K.
  • This suction leads to a flow flow of the atmospheres present in the chambers Ca and Cb towards the interior of the box.
  • the flow rate F rejected outside the device is thus the sum of the flow Fa from the chamber Ca and the flow Fb from the chamber Fb.
  • the flow direction of the chamber atmospheres towards the inside of the device A makes it possible to prevent the atmosphere of the chamber Ca entering the chamber Cb and vice versa.
  • the device according to the invention makes it possible to obtain a good separation of the atmospheres between the two chambers Ca and Cb.
  • the device comprises means for injecting a gas G into the volume between the pairs of rollers, that is to say in the box 2, leading to to gaseous flows from the inside of the device to the chambers Ca, Cb as illustrated by the arrows Ga, Gb inverted with respect to FIG.
  • Fig.2 shows a strip 1 having a profile in tile, that is to say in curve arc, at the input of the device.
  • the importance of the geometric deformation in tile is represented by the distance X corresponding to the arrow of the curve arc.
  • Fig. 3 shows that the geometric deformation of the web is greatly reduced to an arrow value Y, as the web passes between the pairs of rollers.
  • the arrow Y can be reduced to the thickness of the strip when it is slightly deformed, or thin.
  • the band can take a shape similar to that which it had before entering the device.

Landscapes

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Abstract

Dispositif de séparation d'atmosphères implanté entre deux chambres (Ca, Cb) d'une ligne de traitement en continu de bandes métalliques ayant des atmosphères de natures différentes, pour éviter l'entrée de l'atmosphère d'une première chambre (Ca) située en amont dans une deuxième chambre (Cb) située en aval, et vice-versa, comprenant: une première paire de rouleaux motorisés (R1a, R1b) entre lesquels circule la bande(1)à l'entrée du dispositif; une seconde paire de rouleaux motorisés (R2a, R2b) entre lesquels circule la bande, à la sortie du dispositif. Les paires de rouleaux (R1a, R1b; R2a, R2b) sont disposées de manière à provoquer un changement du plan de défilement (Pa, Pb)de la bande entre l'entrée et la sortie du dispositif et l'écartement entre les rouleaux est réglé de telle sorte que, lorsque la bande présente des défauts géométriques, les rouleaux réduisent les défauts de la bande sur sa largeur, de sorte de limiter les flux gazeux (Fa, Fb).

Description

DISPOSITIF DE SEPARATION D'ATMOSPHERES.
L'invention est relative à un dispositif de séparation d'atmosphères implanté entre deux chambres d'un four d'une ligne de traitement thermique en continu de bandes métalliques, les chambres ayant des atmosphères de natures différentes.
La ligne de traitement peut être, par exemple, une ligne de recuit ou une ligne de galvanisation.
La bande objet du traitement thermique circule en continu dans des chambres successives, notamment de chauffage, de maintien et de refroidissement afin de suivre le chemin thermique adapté aux propriétés mécaniques visés.
Le cycle thermique peut par exemple comprendre un chauffage à une température de 8000C, un maintien de 10 secondes à cette température, suivi d'un refroidissement rapide. Pour éviter l'oxydation de la bande, le four est généralement maintenu sous une atmosphère réductrice, composée d'un mélange d'azote et d'hydrogène.
La teneur en hydrogène dans les chambres de chauffage et de refroidissement lent est généralement comprise entre 5 et 15%. Dans les chambres de refroidissement rapide par convection, il est avantageux d'avoir une teneur en hydrogène plus élevée afin d'accroitre les performances du refroidissement, par exemple 20 à 80% d'hydrogène.
Les fours de recuit en continu de bandes métalliques ont généralement des chambres de volume important. Le débit d'atmosphère injecté en continu pour maintenir les chambres en légère pression est élevé, par exemple 100 à 300 m3/h. L'hydrogène étant beaucoup plus coûteux que l'azote, il est avantageux de conserver les chambres de chauffage et de maintien sous une faible teneur en hydrogène de sorte de limiter le coût de l'atmosphère injectée. Les atmosphères de deux chambres successives d'un four de traitement en continu de bandes métalliques peuvent ainsi être de natures différentes, en particulier dans leur concentration en hydrogène.
En l'absence de barrière entre les différentes chambres du four, une migration des atmosphères va s'opérer d'une chambre vers l'autre entraînant un changement de teneur de chaque composant pouvant influencer le résultat du traitement thermique ou la qualité de surface de la bande.
Par ailleurs, la mise en œuvre d'atmosphères riches en hydrogène nécessite des précautions particulières pour la sécurité de l'installation. L'augmentation de la teneur en hydrogène qui résulterait d'une migration importante d'une chambre à haute teneur en hydrogène vers une chambre à faible teneur pourrait nécessiter la mise en œuvre de protections complémentaires également dans la chambre à basse teneur.
Pour maintenir la composition de l'atmosphère de chaque section, il est nécessaire d'injecter dans celles-ci un complément de gaz ce qui a un impact sur le bilan économique de l'équipement.
Le problème technique consiste donc à créer une barrière entre les différentes sections de l'équipement de sorte de conserver un bon contrôle de ces atmosphères, tout en laissant passer la bande sans dommage physique pour celle-ci. Cette barrière doit également permettre de limiter les migrations d'atmosphères entre les deux chambres.
Selon l'état de la technique, la séparation des atmosphères contrôlées des différentes sections de l'équipement est obtenue en intercalant un dispositif de séparation comprenant deux zones de rétreint entre lesquelles soit est injecté un gaz pour créer une zone tampon, soit sont aspirés les gaz passant entre les zones de rétreint.
Ces rétreints se présentent par exemple sous la forme de volets positionnés de part et d'autre de la bande et créant une fenêtre de passage du produit. Ils conditionnent l'étanchéité relative du dispositif par la distance de réglage de la fenêtre.
La bande métallique peut présenter différents défauts géométriques tels qu'une mauvaise planéité avec une forme de tuile, ou des plis sur la bande.
Ces défauts nécessitent un réglage des dispositifs de rétreint avec une fenêtre de passage élargie pour permettre le passage de la bande sans dommage mais cela augmente la section de fuite et donc réduit l'efficacité du dispositif.
JP 05 214450 montre un dispositif de séparation d'atmosphère placé à l'entrée et à la sortie d'un four de recuit brillant d'acier inoxydable, maintenu sous une haute teneur en hydrogène. Le plan de défilement de la bande en sortie du dispositif est le même que celui à l'entrée.
Pour limiter la section de fuite, des modifications des dispositifs d'étanchéité sont parfois opérées en adaptant des éléments souples métalliques tenant à haute température. Ces éléments permettent de diminuer la section de fuite mais ils peuvent provoquer des rayures sur la bande en cas de contact avec celle-ci. Ce contact entre les éléments souples et la bande peut se produire en cas d'un mauvais alignement des éléments souples ou de défauts de géométrie de la bande. La tenue dans le temps des éléments souples est par ailleurs limitée lorsque la bande est à une température élevée, par exemple à 7000C.
L'invention est ainsi relative à un dispositif de séparation d'atmosphères implanté entre deux chambres d'une ligne de traitement en continu de bandes métalliques ayant des atmosphères de natures différentes, permettant d'éviter l'entrée de l'atmosphère de la chambre située en amont du dispositif dans la chambre située en aval, et vice-versa.
Un dispositif de séparation d'atmosphères selon l'invention comprend :
- une première paire de rouleaux motorisés entre lesquels circule la bande, cette première paire de rouleaux assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la première chambre et l'intérieur du dispositif,
- une seconde paire de rouleaux motorisés entre lesquels circule la bande, cette deuxième paire de rouleaux assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la deuxième chambre et l'intérieur du dispositif,
et est caractérisé en ce que les paires de rouleaux sont disposées de manière à provoquer un changement du plan de défilement de la bande entre l'entrée et la sortie du dispositif, et en ce que l'écartement entre les rouleaux de chaque paire est réglé de telle sorte que, lorsque la bande présente des défauts géométriques, notamment un profil transversal en tuile, les rouleaux réduisent les défauts de la bande sur sa largeur, de sorte de limiter les flux gazeux.
La bande ne subit pas de déformation plastique lors de son passage entre les rouleaux du dispositif selon l'invention. Ainsi, la bande reprend son profil initial, par exemple en tuile, après son passage dans le dispositif.
Selon un autre aspect, le dispositif de séparation d'atmosphères comprend :
- un caisson dans lequel s'ouvre la sortie de la chambre amont et l'entrée de la chambre aval,
- une première paire de rouleaux motorisés à l'entrée du caisson, entre lesquels circule la bande et assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la chambre amont et l'intérieur du caisson,
- une seconde paire de rouleaux motorisés, à la sortie du caisson, entre lesquels circule la bande et assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la chambre aval et l'intérieur du caisson,
et est caractérisé en ce que :
- les paires de rouleaux d'entrée et de sortie du caisson sont décalées transversalement par rapport à la direction de défilement de la bande, de manière à provoquer un changement du plan de défilement de la bande entre l'entrée et la sortie du caisson, un rouleau de la paire d'entrée venant en appui contre une partie concave de la bande, et un rouleau de la paire de sortie venant en appui contre une autre partie concave de la bande située du côté opposé au premier rouleau,
- et l'écartement entre les rouleaux d'au moins une paire est réglé de telle sorte que, lorsque la bande présente des défauts géométriques, notamment un profil transversal en tuile, les rouleaux de cette paire réduisent les défauts géométriques de la bande sur sa largeur, de sorte de limiter les flux gazeux.
De préférence, la distance entre les plans de défilement de la bande entre l'entrée et la sortie du dispositif est comprise entre 30 et 100 mm.
Le dispositif peut comporter un moyen de soutirage de l'atmosphère présente à l'intérieur du volume entre les paires de rouleaux, conduisant à des flux gazeux des chambres vers l'intérieur du dispositif.
Selon une autre possibilité, le dispositif peut comporter un moyen d'injection d'un gaz à l'intérieur du volume entre les paires de rouleaux, conduisant à des flux gazeux de l'intérieur du dispositif vers les chambres.
Avantageusement, au moins les rouleaux opposés à ceux qui appuient contre la bande par suite du changement de plan de défilement sont mobiles en translation pour un réglage de l'écartement entre rouleaux, et les distances entre les rouleaux de chaque paire sont ajustées en fonction de l'importance des défauts géométriques de la bande.
De préférence, les rouleaux sont portés par des arbres montés rotatifs dans des paliers fixés sur des chariots pouvant coulisser sur des glissières, le mouvement de translation des chariots étant obtenu par un organe moteur. Un dispositif souple d'étanchéité est prévu pour établir une liaison étanche entre les parois d'un caisson entourant les rouleaux et les boîtiers fixes des paliers. La position de fonctionnement des rouleaux peut être obtenue par le biais de butées réglables.
De préférence, la vitesse périphérique des rouleaux est synchrone avec la vitesse de défilement de la bande. La section de fuite peut ainsi être minimisée car la bande est forcée de passer entre les rouleaux par effet de « laminage » sans dommage pour celle-ci car la vitesse circonférentielle des rouleaux est synchrone avec la vitesse de défilement de la bande. Par ailleurs, l'état de surface de chaque rouleau est déterminé de façon à éviter tout marquage de la bande.
Avec une configuration selon l'invention, le réglage de la section de fuite est plus précis car la bande est en appui sur un des deux rouleaux composant chaque paire ce qui permet d'avoir une position de référence géométrique.
L'appui de la bande sur l'un des deux rouleaux composant chaque paire, provoqué par le changement de plan de défilement de la bande selon l'invention, évite tout flottement de la bande entre les paires de rouleaux. Par contre, un dispositif sans déflexion de la bande entre les deux paires de rouleaux conduirait à un flottement de la bande susceptible de marquer la surface de la bande ou de générer des flottements de bande en amont ou en aval du dispositif de séparation d'atmosphère.
Avec les caractéristiques du dispositif selon l'invention, les défauts géométriques de la bande ne sont plus une limite à l'efficacité de la séparation d'atmosphères.
Des blocs d'étanchéité profilés peuvent être prévus de part et d'autre de la sortie de la chambre amont, et de l'entrée de la chambre aval pour fermer au maximum, sans gêner la rotation des rouleaux, l'interstice entre la périphérie des rouleaux et la paroi de la chambre.
Le dispositif selon l'invention est conçu pour fonctionner avec un produit pouvant être à une température élevée, par exemple 8000C, et des atmosphères pouvant être chaudes, par exemple à 5000C. Le dispositif est également conçu pour fonctionner avec une différence importante de températures entre les atmosphères situées en amont et en aval du dispositif.
Le dispositif selon l'invention peut avantageusement être utilisé pour effectuer la séparation d'atmosphères de natures très différentes, par exemple entre une atmosphère oxydante pour la bande et une atmosphère réductrice ou entre une atmosphère humide et une atmosphère sèche.
L'invention peut être mise en œuvre sur un four vertical ou horizontal, avec une bande circulant au niveau du dispositif sur un plan horizontal ou sur un plan vertical.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins :
- Fig. 1 est une coupe verticale schématique d'un dispositif selon l'invention, la bande défilant dans un plan vertical. Pour faciliter la compréhension de l'invention, certaines dimensions sont volontairement disproportionnées. - Fig. 2 est une coupe transversale à plus grande échelle, suivant la ligne M-Il de Fig.1 , montrant un exemple de profil de la bande avant son entrée dans le dispositif.
- Fig. 3 est une coupe transversale partielle suivant la ligne Ml-Ml de Fig.1 , montrant un exemple de profil de la bande lors de son passage entre une paire de rouleaux du dispositif selon l'invention.
- Fig.4 est une vue d'extrémité, à plus grande échelle, de deux rouleaux, sans le caisson qui les entoure normalement.
- Fig.5 est une vue de dessus des rouleaux de Fig.4, à plus petite échelle, suivant la flèche V de Fig.4, et
- Fig.6 est une coupe semblable à celle de Fig.1 d'un dispositif selon l'invention avec injection de gaz dans le caisson.
Fig.1 montre une bande 1 circulant verticalement d'une chambre amont Ca vers une chambre aval Cb, selon le sens de défilement de la bande représenté par une flèche Δ. Selon l'exemple de Fig.1 la bande défile de haut en bas, mais l'inverse est possible, de même qu'un défilement selon une direction inclinée par rapport à la verticale. La bande pourrait aussi défiler à l'horizontale.
Un dispositif A de séparation d'atmosphères est placé entre les chambres Ca et Cb. Le dispositif A comprend un caisson 2 isolé thermiquement assurant une liaison étanche entre les chambres amont Ca et aval Cb. Dans le caisson 2 deux paires de rouleaux motorisés R1 a/R1 b et R2a/R2b sont implantées respectivement à l'entrée et à la sortie du caisson. La bande 1 circule entre les rouleaux de chaque paire.
Les paires de rouleaux R1 a/R1 b d'entrée, et R2a/R2b de sortie, sont décalées transversalement, d'une distance D, par rapport à la direction de défilement de la bande de manière à provoquer un changement du plan de défilement entre l'entrée et la sortie du caisson 2. Le plan de défilement est désigné par Pa en amont, et par Pb en aval du caisson. Les paires de rouleaux sont positionnées de manière à assurer un appui franc de la bande sur un des deux rouleaux composant chaque paire. Selon Fig.1 , la bande 1 est en appui franc sur les rouleaux R1 a et R2a, ou rouleaux déviateurs. Le rouleau déviateur R1 a de la paire d'entrée appuie contre une partie concave de la bande, et le rouleau déviateur R2a de la paire de sortie appuie également contre une partie concave située du côté de la bande opposé au premier rouleau R1 a.
Les deux plans Pa et Pb peuvent être parallèles ou inclinés l'un par rapport à l'autre. La distance D entre les plans Pa et Pb est telle qu'elle permet une déflexion α suffisante de la bande assurant ainsi l'appui de celle-ci sur les rouleaux déviateurs R1 a et R2a. Cette distance D est de préférence comprise entre 30 et 100 mm.
Des éléments 3a, 3b, 3c et 3d, ou blocs d'étanchéité profilés, permettent de réduire la section de fuite entre les génératrices des rouleaux et les chambres Ca et Cb de sorte de limiter la consommation en atmosphère. Les éléments 3a, 3b, 3c et 3d sont constitués par des pièces de forme, fixées sur une paroi de chambre ou du caisson, qui présentent une surface concave épousant le contour des rouleaux pour limiter les fuites latérales au niveau des rouleaux. Les éléments 3a, 3b, 3c et 3d sont prévus de part et d'autre de l'entrée et de la sortie du caisson.
Les rouleaux d'une paire tournent en sens inverse l'un par rapport à l'autre et sont entraînés, par des moyens moteurs non représentés, à une vitesse synchrone avec la vitesse de défilement de la bande. Cela permet d'obtenir une vitesse relative nulle entre les faces de la bande et les génératrices extérieures des rouleaux de sorte de ne pas marquer la bande.
Fig.4 et 5 représentent, à plus grande échelle que Fig.1 , le montage des rouleaux R2a, R2b. Les rouleaux R1 a, R1 b sont montés d'une manière semblable et la description du montage sera donc limitée à R2a, R2b.
Les rouleaux R2a, R2b sont portés par des arbres 4a, 4b (Fig.5) montés rotatifs dans des paliers 5a, 5b posés et fixés sur des chariots 6a, 6b. Ces chariots 6a, 6b coulissent sur des glissières 7a, 7b horizontales, orthogonales à l'axe géométrique des rouleaux R2a, R2b. Le mouvement de translation des chariots 6a, 6b et des rouleaux R2a, R2b, est obtenu par un organe moteur 8a, 8b pneumatique, hydraulique, mécanique ou électrique. Selon l'exemple de réalisation de Fig.4 et 5, l'organe moteur 8a, 8b est formé par un vérin 9a, 9b, double effet, hydraulique ou pneumatique dont l'axe est orienté parallèlement aux glissières 7a, 7b. Le cylindre de chaque vérin est fixe relativement aux glissières 7a, 7b, tandis que l'extrémité extérieure de la tige de chaque vérin est attelée à un chariot respectif 6a, 6b.
Un dispositif souple d'étanchéité 10a, 10b, notamment constitué par un soufflet en élastomère, en forme d'accordéon, est prévu pour établir une liaison étanche entre les parois 11 du caisson 2, comportant des ouvertures 12 traversées par les arbres 4a, 4b, et les boîtiers fixes des paliers 5a, 5b.
Les déplacements possibles en translation des chariots 6a, 6b sont illustrés par les doubles flèches 13a, 13b.
La position de fonctionnement des rouleaux R2a, R2b est obtenue par le biais de butées réglables 14a, 15a et 14b, 15b. La position de chaque butée peut être commandée par un système à vis/écrou, avec un moteur électrique d'entraînement en rotation de la vis. Le moteur électrique reçoit des instructions d'un poste de commande à distance. La venue en appui d'un chariot contre une butée agit en général sur un contact électrique qui commande l'arrêt de l'organe moteur 8a, 8b dans la position atteinte. Les butées réglables permettent d'ajuster l'écartement des rouleaux, c'est à dire la largeur de la fenêtre de passage de la bande, selon ses caractéristiques géométriques en amont du dispositif.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, un organe (non représenté) mesure en continu les caractéristiques géométriques de la bande à l'entrée du dispositif de séparation d'atmosphère et envoie un signal à un système de contrôle de la ligne. Ce signal est pris en compte pour ajuster automatiquement le positionnement des rouleaux du dispositif de séparation d'atmosphères.
Selon l'exemple de réalisation de Fig.1 , les rouleaux d'appui R1 a et R2a sont fixes en translation, seuls les rouleaux R1 b et R2b sont mobiles en translation suivant une direction orthogonale aux axes géométriques parallèles des rouleaux. Selon un autre exemple de réalisation, les quatre rouleaux sont mobiles en translation suivant la susdite direction.
Le dispositif, selon la réalisation de Fig.1 , comporte un moyen de soutirage K de l'atmosphère présente à l'intérieur du volume entre les paires de rouleaux, conduisant à des flux gazeux des chambres vers l'intérieur du dispositif.
L'atmosphère présente à l'intérieur du caisson 2 est aspirée et rejetée hors de celui-ci par un conduit E placé entre les deux paires de rouleaux et relié à au moyen de soutirage ou d'aspiration K. Cette aspiration conduit à un débit d'écoulement des atmosphères présentes dans les chambres Ca et Cb vers l'intérieur du caisson. Le débit F rejeté à l'extérieur du dispositif est ainsi la somme du débit Fa provenant de la chambre Ca et du débit Fb provenant de la chambre Fb. Le sens des écoulements des atmosphères des chambres vers l'intérieur du dispositif A permet d'éviter que l'atmosphère de la chambre Ca n'entre dans la chambre Cb et vice-versa. Le dispositif selon l'invention permet d'obtenir une bonne séparation des atmosphères entre les deux chambres Ca et Cb.
Selon une autre possibilité, illustrée sur Fig.6, le dispositif comporte un moyen d'injection I d'un gaz G à l'intérieur du volume entre les paires de rouleaux, c'est-à-dire dans le caisson 2, conduisant à des flux gazeux de l'intérieur du dispositif vers les chambres Ca, Cb comme illustré par les flèches Ga, Gb inversées par rapport à Fig.1. Fig.2 montre une bande 1 ayant un profil en tuile, c'est-à-dire en arc de courbe, à l'entrée du dispositif. L'importance de la déformation géométrique en tuile est représentée par la distance X correspondant à la flèche de l'arc de courbe. Fig.3 montre que la déformation géométrique de la bande est fortement réduite à une valeur de flèche Y, lors du passage de la bande entre les paires de rouleaux. La flèche Y peut être réduite à l'épaisseur de la bande lorsque celle-ci est peu déformée, ou de faible épaisseur.
A la sortie du dispositif de séparation d'atmosphères selon l'invention, la bande peut reprendre une forme voisine de celle qu'elle avait avant son entrée dans le dispositif.
Pour préciser la description, et sans aucun caractère limitatif, un exemple de dimensions du dispositif selon l'invention est donné ci-après, pour une bande de 1500 mm de largeur et 2 mm d'épaisseur :
. Longueur interne du caisson : 2000 mm
(dimension suivant la direction de défilement de la bande) . Section de passage de la bande : 1700 x 290 mm
(section utile intérieure fumisterie)
. Diamètre des rouleaux : 300 mm
. Entraxe Z entre les deux paires de rouleaux : 1100 mm
. Distance D : 50 mm

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de séparation d'atmosphères implanté entre deux chambres (Ca, Cb) d'une ligne de traitement en continu de bandes métalliques, ayant des atmosphères de natures différentes, pour éviter l'entrée de l'atmosphère d'une première chambre (Ca) située en amont du dispositif dans une deuxième chambre (Cb) située en aval, et vice-versa, comprenant :
- une première paire de rouleaux motorisés (R1a, R1 b) entre lesquels circule la bande, cette première paire de rouleaux assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la première chambre (Ca) et l'intérieur du dispositif,
- et une seconde paire de rouleaux motorisés (R2a, R2b) entre lesquels circule la bande, cette deuxième paire de rouleaux assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la deuxième chambre (Cb) et l'intérieur du dispositif,
caractérisé en ce que les paires de rouleaux (R1 a, R1 b ; R2a, R2b) sont disposées de manière à provoquer un changement du plan de défilement (Pa,
Pb) de la bande entre l'entrée et la sortie du dispositif, et en ce que l'écartement entre les rouleaux de chaque paire est réglé de telle sorte que, lorsque la bande présente des défauts géométriques, notamment un profil transversal en tuile, les rouleaux réduisent les défauts de la bande sur sa largeur, de sorte de limiter les flux gazeux (Fa1Fb).
2. Dispositif de séparation d'atmosphères implanté entre deux chambres (Ca, Cb) d'une ligne de traitement en continu de bandes métalliques ayant des atmosphères de natures différentes, pour éviter l'entrée de l'atmosphère d'une première chambre (Ca) située en amont du dispositif dans une deuxième chambre (Cb) située en aval et vice-versa, comprenant :
- un caisson (2) dans lequel s'ouvre la sortie de la chambre amont (Ca) et l'entrée de la chambre aval (Cb),
- une première paire de rouleaux motorisés (R1 a, R1 b) à l'entrée du caisson, entre lesquels circule la bande et assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la chambre amont (Ca) et l'intérieur du caisson,
- et une seconde paire de rouleaux motorisés (R2a et R2b), à la sortie du caisson, entre lesquels circule la bande et assurant l'essentiel de l'étanchéité entre la chambre aval (Cb) et l'intérieur du caisson,
caractérisé en ce que :
- les paires de rouleaux d'entrée et de sortie (R1a, R1 b ;R2a, R2b) sont décalées transversalement par rapport à la direction de défilement (Δ) de la bande, de manière à provoquer un changement du plan de défilement (Pa, Pb) de la bande entre l'entrée et la sortie du caisson, un rouleau (R1 a) de la paire d'entrée venant en appui contre une partie concave de la bande, et un rouleau (R2a) de la paire de sortie venant en appui contre une autre partie concave de la bande située du côté opposé au premier rouleau (R1 a),
- et l'écartement entre les rouleaux d'au moins une paire est réglé de telle sorte que, lorsque la bande présente des défauts géométriques, notamment un profil transversal en tuile, les rouleaux de cette paire réduisent les défauts géométriques de la bande sur sa largeur, de sorte de limiter les flux gazeux (Fa1Fb).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance (D) entre les plans (Pa1Pb) de défilement de la bande entre l'entrée et la sortie du dispositif est comprise entre 30 et 100 mm.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de soutirage de l'atmosphère présente à l'intérieur du volume entre les paires de rouleaux, conduisant à des flux gazeux des chambres vers l'intérieur du dispositif.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'injection d'un gaz à l'intérieur du volume entre les paires de rouleaux, conduisant à des flux gazeux de l'intérieur du dispositif vers les chambres.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins les rouleaux (R1 b, R2b) opposés à ceux (R1a, R2a) qui appuient contre la bande par suite du changement de plan de défilement, sont mobiles en translation pour un réglage de l'écartement entre rouleaux, et en ce que les distances entre les rouleaux de chaque paire (R1 a, R1 b ; R2a, R2b) sont ajustées en fonction de l'importance des défauts géométriques de la bande.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rouleaux (R1 a,R1 b ; R2a, R2b) sont portés par des arbres (4a, 4b) montés rotatifs dans des paliers (5a, 5b) fixés sur des chariots (6a, 6b) pouvant coulisser sur des glissières (7a, 7b), le mouvement de translation des chariots (6a, 6b) étant obtenu par un organe moteur (8a, 8b).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un dispositif souple d'étanchéité (10a, 10b) est prévu pour établir une liaison étanche entre les parois (11 ) d'un caisson (2) entourant les rouleaux et les boîtiers fixes des paliers (5a, 5b).
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la position de fonctionnement des rouleaux (R1 a, R1 b; R2a, R2b) est obtenue par le biais de butées réglables (14a, 15a ; 14b, 15b).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse périphérique des rouleaux est synchrone avec la vitesse de défilement de la bande.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des blocs d'étanchéité profilés (3a, 3b, 3c, 3d) sont prévus de part et d'autre de la sortie de la chambre amont (Ca), et de l'entrée de la chambre aval (Cb) pour fermer au maximum, sans gêner la rotation des rouleaux, l'interstice entre la périphérie des rouleaux et la paroi de la chambre.
12. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le caisson (2) est isolé thermiquement.
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