LU83615A1 - Dispositif de refroidissement pour fil machine - Google Patents

Description

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i CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -J CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans Lut lucratif -j Vereniging zonder winstoograerk ; à BRUXELLES, (Belgique).

Dispositif de refroidissement pour fil machine.

La présente invention est relative à un dispositif de refroidissement pour fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur, ce dispositif pouvant être utilisé indifféremment dans tout traitement thermique, particulièrement à la sortie du laminoir, comprenant une ou plusieurs phases de refroidissement.

; ' Le refroidissement du fil machine étalé en spires non coaxia les sur un convoyeur est bien connu et peut être réalisé de plusieurs manières différentes.

Par exemple, un tel refroidissement peut être produit par soufflage d'sir, mais cette modalité ne donne pas satisfaction dans tous les cas, à cause d'une intensité de refroidisV sement relativement limitée et d'une homogénéité de refroi* / dissement insuffisante. Iγ i - 5 - 2 -

Un tel refroidissement peut également être produit par immersion dans de l'eau bouillante avec les avantages d'une bonne homogénéité et d'une intensité de refroidissement plus importante que celle du soufflage d'air. Toutefois, cette modalité peut soulever des problèmes d'ordre technologique à cause de la différence de niveau nécessaire pour effectuer l'immersion des spires dans l'eau bouillante (dénivellation, déflexion, etc...). Le volume d'eau utilisé dans ce type de refroidissement est évidemment assez important, ce qui peut être la cause de certaines difficultés dans les cas où la régulation de la température revêt de l'importance. C'est en particulier pour cette raison que la température de l'eau reste maintenue à l'ébullition.

Le demandeur a eu l'idée originale de mettre au point un dispositif susceptible de convenir dans tous les cas où un refroidissement de fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur doit être pratiqué, quel que soit le type ou la phase de traitement dans lequel cette opération doit s'insérer. Un tel dispositif constitue précisément l'objet

Ide la présente invention.

Si le traitement comprend plusieurs opérations de refroidissement rapide, plusieurs dispositifs conformes à l'invention peuvent être utilisés aux différents stades correspondant à ces opérations.

Cette invention est basée sur l'utilisation d'un convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal sur lequel est étalé y le fil en spires non coaxiales, avec recouvrement des spires au moyen d'un déplacement vertical de bas en haut, imposé à un milieu aqueux et en fin de traitement avec émersion des spires au moyen d'un déplacement vertical de haut en bas imposé à ce milieu aqueux. Elle permet de satisfaire les exi-iî ii gences auxquelles une opération de refroidissement mise en / oeuvre dans un traitement thermique de fil machine devrait]/ répondre : i- homogénéité du refroidissement/ - réglage de l'intensité du refroidissement/ - facilité d'installation sans modification des trains existants, - rapidité de commutation du refroidissement milieu aqueux-air.

Le dispositif faisant l'objet de la présente invention, dispositif destiné au refroidissement du fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à élever le niveau d'un milieu aqueux pour recouvrir les spires de fil situées sur un convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal, et des moyens aptes à abaisser le niveau de ce même milieu pour assurer l'émersion des spires de fil.

Il est bien entendu que par milieu aqueux, il faut comprendre un milieu constitué soit d'eau uniquement, soit d'eau contenant en solution et/ou en suspension, des éléments tensio-actifs, des inhibiteurs de corrosion, des matières qui renforcent le pouvoir décapant ou la capacité de transfert calorifique, des sels minéraux ou organiques, etc...

Suivant une première modalité de l'invention, les moyens aptes à élever et à abaisser le niveau du milieu aqueux permettent une circulation rapide de ce milieu et une commutation pratiquement instantanée du refroidissement sous milieu aqueux au - refroidissement à l'air.

Suivant une deuxième modalité de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour régler la température du milieu aqueux il en fonction du traitement à réaliser et/ou des moyens pour con trôler l'émission de vapeur de ce milieu aqueux.

Suivant une troisième modalité de l’invention, le dispositif' comprend des moyens pour filtrer le milieu aqueux utilisé/// (élimination des boues) . /Jj I ' - 4 -

Suivant une autre modalité de l'invention, le milieu aqueux contenu dans le dispositif est de volume faible.

Suivant une modalité particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif comprend : - une cuve munie d'orifices d'entrée et de sortie du convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal, sur lequel repose le fil à refroidir, - un compartiment de préférence central, dit de recouvrement, situé en dessous du niveau des orifices d'entrée et de sortie du convoyeur, avec des moyens d'alimentation en milieu aqueux de refroidissement, - des moyens de récupération du milieu aqueux de recouvrement du fil, situés à la périphérie du compartiment central de recouvrement et de préférence aux extrémités amont et aval du dit compartiment, - un circuit fermé d'alimentation en milieu aqueux comprenant le compartiment de recouvrement, les moyens de récupération et une pompe destinée à assurer une circulation rapide du milieu aqueux, - des clapets de retenue du milieu aqueux situés au-dessus du niveau des dits orifices d'entrée et de sortie du convoyeur, clapets dont les extrémités supérieures sont fixées à une articulation et dont les extrémités inférieures reposent librement sur le fil en mouvement.

Les clapets mentionnés ci-dessus sont avantageusement équilibrés par des contrepoids, de manière à présenter une résistance aussi faible que possible au déplacement des spires sur lesquelles leurs extrémités inférieures reposent.

Suivant encore une autre modalité de l'invention, les seuils des zones d'entrée et de sortie de la cuve pour le passage des / spires sont situés dans un plan horizontal ou sensiblement hor*/ rizontal. /h f I % 14 t - 5 -

De plus, les moyens d’alimentation en milieu aqueux du compartiment de recouvrement sont disposés, suivant l'invention, pour assurer une alimentation forcée du dit compartiment par le bas. Une telle alimentation peut être centrale ou non, unique ou multiple.

Egalement suivant l'invention, la cuve peut être munie à sa partie supérieure entre les zones d'entrée et de sortie des spires de'fil, d'un grillage ou d’une plaque perforée.

Encore suivant l'invention, le dispositif comprend des moyens pour modifier la longueur de la zone de recouvrement des spires par le milieu aqueux, ces moyens consistant avantageusement en orifices obturables pratiqués de préférence dans le J grillage ou la plaque perforée dont est munie la partie supé rieure de la cuve.

Le dispositif suivant l'invention peut comprendre un système de conditionnement de la température du milieu aqueux avec possibilité de collecte, évacuation et/ou condensation de la vapeur formée.

Suivant l'invention, les moyens pour contrôler la température et l'émission de vapeur consistent en un système d'addition de milieu aqueux froid (par exemple de l'eau), situé de préférence au-dessus du dispositif de refroidissement, pouvant comprendre des gicleurs (pulvérisation, brouillard) et un système d'évacuation du milieu aqueux capable d'écouler une quantité correspondant au moins à l'apport (par trop-plein, soutirage, etc...) .

Les moyens pour contrôler l'émission de vapeur peuvent aussi consister, suivant l'invention, en un système comprenant des ventilateurs destinés à l'extraction de la vapeur émise# ce / système étant utilisé seul ou en combinaison avec celui d'ad4/ dit ion de milieu aqueux froid. !/ 7 - 6 -

Suivant une modalité avantageuse de l’invention, les moyens pour contrôler la température et l'émission de vapeur du milieu aqueux comprennent un calculateur programmé en fonction d'un modèle thermique de l'installation et des différents paramètres représentatifs du processus à contrôler.

h Dan£ le but d'éviter l'oxydation des spires en amont de la zone de recouvrement des spires par le milieu aqueux, le dispositif peut également comprendre des moyens pour mettre les dites spires sous atmosphère protectrice, par exemple sous azote.

La présente invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du dispositif décrit ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend autant d'exemplaires de ce dispositif que de postes de refroidissement. Dans le cas de l'existence de plusieurs dispositifs dans une installation, la dernière cuve peut être avantageusement remplie d’un milieu aqueux contenant principalement des matières de décapage.

Le dispositif décrit ci-dessus présente les avantages suivants :

- on élimine les problèmes technologiques soulevés par la différence de niveau nécessaire pour effectuer l'immersion des spires dans les installations actuelles : ce résultat est obtenu notamment par l'utilisation d'une cuve dont les zones d'entrée et de sortie des spires sont situées dans un/ plan horizontal ou sensiblement horizontal, /V

- 7 - - est d'application facile à tout convoyeur classique utilisé dans les installations existantes, ce résultat est également obtenu notamment par l'horizontalité ou la sensible horizontalité du plan des zones d'entrée et de sortie de la cuve pour le passage des spires, - rend possible le passage rapide du refroidissement en milieu aqueux à celui à l'air, grâce à la commutation pratiquement instantanée du déplacement du milieu aqueux de bas en haut à celui de haut en bas, - disponible dans tous les cas où un refroidissement de fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal doit être pratiqué, quel que soit le type ou la ou les phases de traitement dans lequel cette opération est située, - rend l'application du refroidissement d'une grande souplesse, avec pour conséquence la possibilité d'utiliser des lignes plus courtes, - permet de réguler avec précision et efficacement la température du milieu aqueux. Ce résultat est obtenu surtout grâce au volume faible du milieu aqueux utilisé.

- rend possible l'application de nouveaux traitements et notamment de cycles dits "courts" concernant des aciers doux, des aciers pour électrodes de soudure, pendant les phases de préchauffage ou de refroidissement final. On peut • aussi améliorer la qualité d'aciers de précontrainte avec r formation de perlite ou fabriquer des qualités nouvelles : aciers pour la frappe à froid avec formation de ferrite-martensite, aciers pour la précontrainte avec formation de perlite-martensite, aciers à microstructure composite, par / exemple résultant d'une trempe martensitique suivie d'uiyy autorevenu. j u ¥ i - 8 - ψ

De cette façon, on dispose d'un dispositif compact qui toujours aisément place en dessous des lignes de trait r·; et qui assure les conditions d’homogénéité, d'intensité i glable et de commutation rapide généralement requises da tous les traitements thermiques de fil machine.

Les figures 1 et 2 ci-jointes représentent, à titre d'ex· -- non limitatif, un mode de construction d'un dispositif cî forme à l'invention. s ur

Suivant la figure 1, le dispositif comprend une cuve 1 di sée sur la trajectoire de déplacement du fil 2 étalé en ε (non coaxiales sur les taques perforées 3; le fil se dépit

~ S

dans le sens de la flèche 4.

Cette cuve 1 comprend un compartiment central 5 de recouv ment entouré de compartiments 6 et 7 d'évacuation (ou réc ration) du milieu aqueux en direction de la pompe 8.

Les parois des compartiments 6 et 7 situées sur la trajec du fil comportent des zones d'entrée 12 et de sortie 13 c | spires dans le dispositif.

Au-dessus du niveau des taques sur la trajectoire du fil situés des clapets d'amont 9 et d'aval lo qui ont leurs mités supérieures fixées à une articulation 11 et dont 1 extrémités inférieures reposent librement sur le fil en .vement. La figure 2 représente en détail l'extrémité inf -rieure du clapet 9 reposant sur les spires du fil 2.

La pompe 8 est située en dessous de la cuve 1 qu'elle ε mente en eau par l'intermédiaire du conduit vertical 14 i d'une vanne 15. Le circuit de vidange comprend les compar ments 6 et 7, ainsi que le collecteur 16 dans lequel est : tué le système de conditionnement de la température de l'e (non représenté). / k - 9 - L'air de déplacement des spires de fil entre les zones d'entrée 12 et de sortie 13 est constituée des taques perforées 3 qui comprennent les sections suivantes : - la section 17 dite d'injection, par où le milieu aqueux est amené pour recouvrir les spires, - la section 18 dite de recouvrement où le milieu aqueux recouvre les spires. La longueur de cette section peut être modifiée par la présence d'orifices obturables pratiqués dans les taques 3 : en ouvrant les orifices de plus en plus proches de la section d'injection, on raccourcit la longueur de recouvrement et donc de refroidissement, - la section 19 dite d'évacuation où le milieu aqueux quitte les taques 3 au moyen des orifices 20 pour s'écouler par les compartiments 6 et 7. Les orifices d’évacuation 20 sont su-tout utilisés quand les orifices obturables de la section 18 sont fermés, les taques 3 de cette section faisant fonction de support plein pour les spires sans évacuation du milieu aqueux.

Le dispositif comporte également des guides latéraux 21 situés de part et d'autre de l'aire de déplacement du fil sur, les taques 3 entre les zones d'entrée 12 et de sortie 13 yn/

Claims (17)

1. Dispositif de refroidissement pour installation de traitement thermique de fil machine étalé en spires non coaxiales sur un convoyeur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à élever le niveau d'un milieu aqueux pour recouvrir les spires i de fil situées sur un convoyeur horizontal ou sensiblement ho rizontal et des moyens aptes à abaisser le niveau de ce même milieu pour assurer l'émersion des spires de fil.

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à élever et à abaisser le niveau du milieu aqueux permettent une circulation rapide de ce milieu et une commutation pratiquement instantanée du refroidissement sous milieu aqueux au refroidissement à l'air.

3. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour régler la température du milieu aqueux en fonction du traitement à réaliser et/ou des moyens pour contrôler l'émission de vapeur de ce milieu aqueux.

4. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour filtrer le milieu aqueux.

5. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à | * 4, caractérisé en ce que le milieu aqueux contenu est de volume faible.

6. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend : - une cuve munie d'orifices d'entrée et de sortie du convoyeur horizontal ou sensiblement horizontal sur lequel repose le fil à Refroidir, / - un compartiment de préférence central dit de recouvrement/ situé en dessous du niveau des orifices d'entrée et de/// V » - 11 -v sortie du convoyeur, avec des moyens d'alimentation en milieu aqueux de refroidissement, - des moyens de récupération du milieu aqueux de recouvrement du fil, situés à la périphérie du compartiment central de recouvrement et de préférence aux extrémités amont et aval du dit compartiment, - un circuit fermé d'alimentation en milieu aqueux comprenant le compartiment de recouvrement, les moyens de récupération et une^pompe destinée à assurer une circulation rapide du milieu aqueux, des clapets de retenue du milieu aqueux, situés au-dessus du niveau des dits orifices d'entrée et de sortie du convoyeur, clapets dont les extrémités supérieures sont fixées à une articulation et dont les extrémités inférieures reposent librement sur le fil en mouvement.

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les seuils des zones d'entrée et de sortie de la cuve pour le passage des spires sont situés dans un plan horizontal ou sensiblement horizontal.

8. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en milieu aqueux du compartiment de recouvrement sont disposés pour assurer une alimentation forcée du dit compartiment par le bas.

9. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la cuve est munie, à sa partie supé-. rieure, entre les zones d'entrée et de sortie des spires de fil, d'un grillage ou d'une plaque perforée.

10. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour modifier la longueur de la zone de recouvrement des spires par le milieu aqueux, ces .moyens consistant avantageusement en orifices obturables pratiqués de préférence dans le grillage ou la pla-y que perforée dont est munie la partie supérieure de la cuve// n I- 12 -

11. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un système de conditionnement de la température du milieu aqueux avec possibilité de collecte, d'évacuation et/ou condensation de la vapeur formée.

12. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens pour contrôler la température et l'émission de vapeur consistent en un système d* addition de milieu aqueux froid (par exemple de l'eau), situé de préférence au-dessus du dispositif de refroidissement, pouvant comprendre des gicleurs (pulvérisation, brouillard) et un système d'évacuation du milieu aqueux capable d'écouler une quantité correspondant au moins à l'apport (par trop-plein, soutirage, etc...).

13. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens pour contrôler l'émission de vapeurs peuvent aussi consister en un système comprenant des ventilateurs destinés à l'extraction de la vapeur émise, ce système étant utilisé seul ou en combinaison avec celui d'addition de milieu aqueux froid.

14. Dispositif suivant l'une ou l’autre des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens pour contrôler la température et l'émission de vapeur du milieu aqueux comprennent un calculateur programmé en fonction d'un modèle thermique de 1' installation et des différents paramètres représentatifs du -processus à contrôler.

15. Dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mettre les dites spires sous atmosphère protectrice, par exemple sous/ azote. /jf 4 4 - 13 -

16. Installation pour la mise en oeuvre du dispositif suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend autant d'exemplaires de ce dispositif que de postes de refroidissement.

17. Installation suivant la revendication 16, caractérisée en ce que dans le cas de l'existence de plusieurs dispositifs de refroidissement, la dernière cuve est remplie d'un milieu aqueux contenant principalement des matières de décapage. . JL_...planches Oessins . — , λ y r?n.e ds perde ............pages cont......-....... oascriplion ^...... *' * , {j-2 revendications "Τ' > :içè descriptif ,. -7¾. S» L.uxemho’:rr' s\7 10 K—^C^ries München