LU87018A1

LU87018A1 - DEVICE FOR COOLING FILIFORM PRODUCTS

Info

Publication number: LU87018A1
Application number: LU87018A
Authority: LU
Original assignee: Arbed
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1989-05-08

Description

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v< . ’ . -·. " l - Monsieur le Ministre de l'Économie et des Classes Moyennes *....... "”lv ‘ .......................... 55^»^ Service de la Propriété Intellectuelle ,v <. ’. - ·. "l - Monsieur the Minister of the Economy and the Middle Classes * ......." ”lv '........................ .. 55 ^ »^ Intellectual Property Service,

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D ernande de Brevet d? In vent ion.D ernande de Brevet d? In vent ion.

- A&’ , I. Requête ARBED S.A.- A & ’, I. Request ARBED S.A.

Avenue.....3ë......la.....Lïbeft e",.....Γ'-......293 0‘TÜXEMBWRG............................................................. ......... 1 représentée par Messieurs NEYEN René, ingénieur _ ......................................................................................................................LE.1I.Z.....Paul..,.....ingénieur..................................................................Avenue ..... 3ë ...... la ..... Lïbeft e ", ..... Γ '-...... 293 0'TÜXEMBWRG ......... .................................................. .. ......... 1 represented by Messrs NEYEN René, engineer _ .............................. .................................................. ...................................... LE.1I.Z ..... Paul. .,.....engineer.......................................... ........................

déposent) ce neuf octobre 1900 quatre-vingt-sept______________________________________ (3) à ...................heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente reauête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : ................................................................................1.................................................................................-.....................................................-..................................mdeposit) this nine October 1900 eighty-seven ______________________________________ (3) at ................... hours, at the Ministry of the Economy and the Middle Classes, in Luxembourg: 1. this request for obtaining a patent for an invention concerning: ................................ ................................................ 1. .................................................. ..............................-................... ..................................-............... ................... m

Dispositif de refroidissement de produits filiformes ...............__ 2. la délégation de pouvoir, datée de Luxembourg........................ le 8 octobre 198/ 3. la description en langue ...français e..................................de l’invention en deux exemplaires; 4.............................planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le 9 octobre 1987 déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) ïnventeur(s) est (sont) : ............................................................................................................................................—________________________________ __________________________________________________ /5) (voir désignation de l'inventeur) revendiçue(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6).............................................................................................déposée(s) en (7)________________________________________________________________________________________________ le ...............................................................................................................................................................................................................................................{3) au nom de..................................................................................................................................................._................................................................... (9) éli i(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg____________________ ARBED.....&r.A., A.C.,......Case Postale 1802 , L - 2950 LUXEMBOURG _____(10j sollicite(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à_______.18._______________ ___________________mois. (11)Device for cooling filiform products ...............__ 2. the delegation of power, dated from Luxembourg .................. ...... on October 8, 198 / 3. description in language ... French and ............................ ...... of the invention in two copies; 4 ............................. drawing boards, in two copies; 5. the receipt of the taxes paid to the Luxembourg Registration Office on October 9, 1987 declares (s) assuming responsibility for this declaration, that the inventor (s) is (are): ... .................................................. .................................................. ..................................... — ________________________________ __________________________________________________ / 5) (see designation of the inventor ) claimed (s) for the above patent application the priority of one (or more) application (s) of (6) ....................... .................................................. .................... filed in (7) ________________________________________________________________________________________________ on .................... .................................................. .................................................. .................................................. .................................................. ................... { 3) in the name of ............................................. .................................................. .................................................. .._............................................... .................... (9) elect i (elect) for him / her and, if appointed, for his / her representative, in Luxembourg____________________ ARBED ..... & r.A., AC, ...... Case Postale 1802, L - 2950 LUXEMBOURG _____ (10d requests (s) the issue of a patent for the invention for the object described and represented in the abovementioned appendices, - with adjournment of this issue to _______. 18 ._______________ ___________________months. (11)

Le ...m.anda.tai.x.e..............-....................The ... m.anda.tai.x.e ..............-....................

............................-.................................-.....

N eV en René Π. Procès-verbal de DépôtN eV in René Π. Deposit Minutes

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : ' * Pr. le Ministre | £- * $ er ^ Y«. 'c - I \j0 â.........Λ »........heures / £/ ^r\ de l’Economie epfîes Classes Moyennes, 2>vc .... AÄ • * . ψ' ! .The aforementioned patent application has been filed with the Ministry of the Economy and the Middle Classes, Intellectual Property Service in Luxembourg, on: '* Pr. The Minister | £ - * $ er ^ Y ". 'c - I \ j0 â ......... Λ »........ hours / £ / ^ r \ of the Economy epfîes Classes Moyenes, 2> vc .... AÄ • *. ψ '! .

* A 830 ** A 830 *

Demande de brevet Déposant : ARBED S.A.Applicant's patent application: ARBED S.A.

Avenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURGAvenue de la Liberté L - 2930 LUXEMBOURG

Dispositif de refroidissement de produits filiformes - 1 - w i .Device for cooling filiform products - 1 - w i.

Dispositif de refroidissement de produits filiformes L’invention concerne un dispositif de refroidissement par air de produits filiformes déposés sous forme d'un ruban de spires sur un 0 5 convoyeur horizontal se déplaçant devant des tuyères situées en-dessous de celui-ci. Les tuyères sont alimentées en groupes par des ventilateurs puissants.Device for cooling filiform products The invention relates to an air cooling device for filiform products deposited in the form of a ribbon of turns on a 0 5 horizontal conveyor moving in front of nozzles situated below it. The nozzles are supplied in groups by powerful fans.

La ligne de refroidissement la plus courante de ce type est la ligne 10 dite Stelmor dans laquelle les spires du fil sont déplacées par des rouleaux entraînés par moteur. Entre les rouleaux sont disposées les embouchures des tuyères. La section des embouchures est choisie avant tout en fonction de la quantité de métal en regard à refroidir. Ainsi aux deux bords du ruban, où le recouvrement des spires 15 est important, la section est élevée alors qu'au centre elle est réduite. Le nombre, la section, l'inclinaison et la disposition exacte des tuyères a été déterminée par des essais empiriques. Notons pour mémoire qu'une ligne Stelmor a une longueur de quelque cinquante mètres et comprend des tuyères alimentées par une ving-20 taine de ventilateurs dont la puissance totale dépasse le demi MW.The most common cooling line of this type is the so-called Stelmor line 10 in which the turns of the wire are moved by rollers driven by a motor. Between the rollers are arranged the mouths of the nozzles. The section of the mouthpieces is chosen above all according to the quantity of metal facing to cool. Thus at the two edges of the ribbon, where the overlap of the turns 15 is significant, the section is high while in the center it is reduced. The number, section, inclination and exact arrangement of the nozzles has been determined by empirical tests. Note that a Stelmor line has a length of around fifty meters and includes nozzles supplied by twenty-ten fans whose total power exceeds half MW.

Un refroidissement uniforme des spires est essentiel pour obtenir un fil de qualité homogène, adapté a un tréfilage subséquent. En plus, comme la vitesse de refroidissement influence directement les trans-25 formations de la microstructure de l'acier, un contrôle précis de celle-ci permet d'obtenir les propriétés mécaniques désirées, sans traitement thermique supplémentaire. A cet effet il s'impose de tenir compte de la vitesse du convoyeur et de celle de l'air de refroidissement, de la température de dépose et de celle de l'air, - 2 - F.Uniform cooling of the turns is essential to obtain a wire of uniform quality, suitable for subsequent drawing. In addition, as the cooling rate directly influences the transformations of the steel microstructure, precise control of this makes it possible to obtain the desired mechanical properties, without additional heat treatment. For this purpose, it is necessary to take into account the speed of the conveyor and that of the cooling air, the deposition temperature and that of the air, - 2 - F.

du diamètre du fil, de la composition de l'acier etc. En outre, le refroidissement du fil se fait par convection et par rayonnement. La perte de température par rayonnement varie fortement le long de la ligne: elle est élevée derrière le déposeur de spires où celles-ci 5 possèdent une température de quelque 800 °C, pour devenir négligeable vers la fin de la ligne. Le rayonnement thermique des spires est non seulement fonction de la température de dépose, mais également du pouvoir de réflexion thermique du milieu en regard et en particulier de la densité de dépose; pour des segments de spires très 10 rapprochés, le rayonnement chute rapidement. Donc ces variations locales dans le refroidissement "naturel" des spires devraient, dans les limites du possible, également être compensées par le refroidissement par convection.wire diameter, steel composition, etc. In addition, the cooling of the wire is done by convection and by radiation. The loss of temperature by radiation varies greatly along the line: it is high behind the depositor of turns where these 5 have a temperature of around 800 ° C., becoming negligible towards the end of the line. The thermal radiation of the turns is not only a function of the deposition temperature, but also of the power of thermal reflection of the facing medium and in particular of the deposition density; for very close turns, the radiation drops rapidly. So these local variations in the "natural" cooling of the turns should, as far as possible, also be compensated by the cooling by convection.

15 Les lignes de refroidissement existantes sont peu satisfaisantes aussi bien d'un point de vue de l'uniformité du refroidissement que de celui de son efficacité.The existing cooling lines are unsatisfactory both from the point of view of uniformity of cooling and from that of its efficiency.

La présente invention a comme but de créer une ligne de refroidisse-20 ment évitant les désavantages énumérés plus haut et assurant un refroidissement sélectif du fil, en vue d'aboutir à une température homogène. Ce but est atteint par la ligne selon l'invention, telle que caractérisée dans la revendication 1. Des variantes d'exécution préférentielles sont exposées dans les revendications dépendantes.The present invention aims to create a cooling line 20 avoiding the disadvantages listed above and ensuring selective cooling of the wire, in order to achieve a homogeneous temperature. This object is achieved by the line according to the invention, as characterized in claim 1. Preferential alternative embodiments are set out in the dependent claims.

25 L'invention sera expliquée plus en détail à l'aide de dessins schématiques. Il a été représenté en - Fig. 1 une vue de dessus sur une partie d'un lit de refroidissement connu et en 30 - Fig. 2 une coupe transversale à travers un lit selon l'invention.The invention will be explained in more detail using schematic drawings. It has been represented in - Fig. 1 a top view on part of a known cooling bed and at 30 - FIG. 2 a cross section through a bed according to the invention.

On distingue en Fig. 1 une partie d'un lit de refroidissement sur lequel les spires du fil 1 sont déplacées par les rouleaux 2 en acier réfractaire. Les moteurs d'entraînement situés dans le prolon-35 gement des rouleaux 2, n’ont pas été représentés. Les rouleaux, d'une longueur proche d'un mètre, sont supportés par une dalle en béton réfractaire dans laquelle sont disposées les tuyères et ' ' - 3 - r, .We can see in Fig. 1 part of a cooling bed on which the turns of the wire 1 are moved by the rollers 2 of refractory steel. The drive motors located in the extension of the rollers 2 have not been shown. The rollers, with a length close to one meter, are supported by a refractory concrete slab in which the nozzles and '' - 3 - r, are placed.

en-dessous de laquelle sont placés les systèmes d’alimentation en air de tuyères. Les ventilateurs sont commandés en fonction des conditions atmosphériques, de sorte à garder constant la capacité de refroidissement du lit. Légèrement en-dessous du plan défini par les 5 axes des rouleaux, se trouvent les embouchures 3 des tuyères. On remarque la prépondérance des sections des embouchures vers les deux côtés du ruban, de manière a adapter la capacité de refroidissement de l'installation à la densité des spires.below which are placed the air supply systems for nozzles. The fans are controlled according to atmospheric conditions, so as to keep the cooling capacity of the bed constant. Slightly below the plane defined by the 5 axes of the rollers, are the mouths 3 of the nozzles. Note the preponderance of the mouth sections towards the two sides of the ribbon, so as to adapt the cooling capacity of the installation to the density of the turns.

10 La vitesse de l'air à la sortie des tuyères inférieures vaut quelque 50 m/sec. Des essais approfondis ont montré que ces masses d'air primaires entraînent par viscosité des masses d'air secondaires, qui ont une action refroidissante appréciable. D'un autre côté, par suite de la vitesse élevée des jets d'air primaire, il se crée des 15 gradients de vitesse élevés. Les turbulences qui en résultent ont en majorité leurs centres au-dessus et aux bords du ruban de spires et sont trop faibles pour contribuer efficacement au refroidissement du fil.10 The air speed at the outlet of the lower nozzles is around 50 m / sec. Extensive tests have shown that these primary air masses by viscosity entail secondary air masses, which have an appreciable cooling action. On the other hand, due to the high speed of the primary air jets, high speed gradients are created. The turbulence which results therefrom has most of its centers above and at the edges of the ribbon of turns and is too weak to contribute effectively to the cooling of the wire.

20 Les réflexions a la base de l'invention partent de l'idée que pour augmenter les possibilités de refroidissement et pour les adapter localement au profil de refroidissement exigé, il ne faut pas soumettre un unique côté du ruban de spires à un flux puissant de gaz, mais il faut souffler des deux côtés du ruban. Loin de diminuer les 25 capacités de refroidissement par freinage mutuel des jets d'air, il s'est avéré qu'une telle manière de procéder les augmente notablement, notamment par une accélération des masses d'air secondaires. En outre comme les jets supérieurs influencent l'intensité de refroidissement de la partie centrale du ruban, on a a sa disposi-30 tion un paramètre de variation supplémentaire, pour réaliser un profil de refroidissement latéral homogène.The reflections on which the invention is based start from the idea that in order to increase the possibilities of cooling and to adapt them locally to the required cooling profile, it is not necessary to subject a single side of the ribbon of turns to a powerful flow of gas, but you must blow on both sides of the ribbon. Far from reducing the cooling capacities by mutual braking of the air jets, it has been found that such a procedure considerably increases them, in particular by an acceleration of the secondary air masses. In addition, as the upper jets influence the cooling intensity of the central part of the ribbon, there is at its disposal an additional variation parameter, in order to achieve a homogeneous lateral cooling profile.

Selon l'invention on dispose de manière centrale, à faible distance au-dessus du lit, une ou plusieurs structures creuses allongées, ou 35 ponctuelles qui fournissent sur toute leur longueur ou uniquement en des endroits discrets, des jets d'air en direction des spires. Cette structure est alimentée par un ventilateur et la vitesse des jets f , - 4 - % « * d’air vaut au départ quelque 50 m/sec. Le débit d’air total est au moins quatre fois plus faible que celui fourni par les tuyères inférieures. La structure peut s'étendre sur toute la longueur de la ligne ou bien être limitée à des endroits où un refroidissement 5 rapide et précis du fil est essentiel.According to the invention, one or more elongated, or point-like hollow structures are provided centrally, at a short distance above the bed, which provide over their entire length or only in discrete places, air jets in the direction of the turns. This structure is powered by a fan and the speed of the jets f, - 4 -% "* of air is initially around 50 m / sec. The total air flow is at least four times lower than that supplied by the lower nozzles. The structure can extend over the entire length of the line or be limited to places where rapid and precise cooling of the wire is essential.

En Fig. 2 on a représenté une telle structure creuse, située à quelque 0,7 m au-dessus du ruban de fil et constituée par un caisson 20In Fig. 2 there is shown such a hollow structure, located some 0.7 m above the wire ribbon and constituted by a box 20

OO

d’une section de 0,1 m et d’une longueur de 2 m. Le côté du caisson 10 en regard du ruban de fil comporte des trous d’un diamètre de quelque 10 cm, à travers lesquels l’air est soufflé sur le fil. Le caisson 20 est alimenté par l’intermédiaire d'un conduit 22 relié au conduit principal 23 de section élevée, qui est directement mis sous pression par le ventilateur (non représenté). Un tel conduit princi-15 pal 23 alimente plusieurs caissons 20 disposés à faible distance les uns derrière les autres; la forme des embouchures et le débit de soufflage sont avantageusement déterminés à l'aide d'essais. Une fois les modalités optimales de soufflage arrêtées, elle peuvent être surveillées par l'intermédiaire de capteurs de pression situés 20 dans les caissons 20 et commandant le degré d'ouverture de vannes 24.with a section of 0.1 m and a length of 2 m. The side of the box 10 facing the wire ribbon has holes with a diameter of about 10 cm, through which air is blown over the wire. The box 20 is supplied via a conduit 22 connected to the main conduit 23 of high section, which is directly pressurized by the fan (not shown). Such a princi-15 pal 23 conduit supplies several boxes 20 arranged at a short distance one behind the other; the shape of the mouths and the blowing rate are advantageously determined using tests. Once the optimal blowing modalities have been stopped, they can be monitored by means of pressure sensors 20 located in the boxes 20 and controlling the degree of opening of the valves 24.

Au lieu d'un caisson, ont peut choisir un tube; les trous peuvent être remplacés par des fentes ou autres embouchures de forme ob-25 longue. Notons qu'il y a lieu de limiter au maximum la surface en regard du ruban de fil pour ne pas freiner les pertes de chaleur par rayonnement. On distingue en outre sur cette Fig. 2 les côtés latéraux 26 et le fond 27 du lit de refroidissement ainsi que la cavité 28 guidant l'air aux embouchures 3. La figure se rapporte à un 30 endroit du lit ne comportant que des embouchures latérales —p.ex. au niveau de la référence 4 en Fig. 1—. Le niveau auquel se trouve le ruban de fil est marqué par un trait rêpêrê par la référence 25; les rouleaux 2 tout comme les structures de support du caisson 20 n'ont pas été représentés.Instead of a box, we can choose a tube; the holes can be replaced by slots or other ob-25 long mouths. Note that the surface opposite the wire ribbon should be limited as much as possible so as not to slow down heat loss by radiation. There is also a distinction in this FIG. 2 the lateral sides 26 and the bottom 27 of the cooling bed as well as the cavity 28 guiding the air at the mouths 3. The figure relates to a place in the bed comprising only lateral mouths — eg at reference 4 in FIG. 1—. The level at which the wire ribbon is located is marked by a line marked with the reference 25; the rollers 2 as well as the support structures of the box 20 have not been shown.

La déviation du jet d'air secondaire, due à la présence du fond du lit 27 est accompagnée d'une décélération de l'air et par suite d'une réduction de l'efficacité. Cet effet néfaste peut être diminué 35 f - 5 - *The deflection of the secondary air jet, due to the presence of the bottom of the bed 27 is accompanied by a deceleration of the air and as a result of a reduction in efficiency. This harmful effect can be reduced 35 f - 5 - *

I TI T

en éloignant cette zone de freinage du niveau des spires, p.ex. en prévoyant une cavité 29 en forme de V dans le fond du lit.by moving this braking zone away from the level of the turns, eg by providing a V-shaped cavity 29 in the bottom of the bed.

A côté de la possibilité de disposer des caissons l'un derrière 5 l'autre et de les alimenter en parallèle, on peut choisir une unique structure allongée, s'étendant sur toute la longueur prévue pour un soufflage supérieur. Dans ce cas, il y a avantage de relier les deux côtés à une alimentation en air; de plus il faut monter dans cette structure des déflecteurs, des chicanes et des vannes égalisatrices 10 de pression pour assurer le soufflage de masses d'air comparables sur toute la longueur de la structure.Besides the possibility of having the boxes one behind the other and feeding them in parallel, one can choose a single elongated structure, extending over the entire length provided for a higher blowing. In this case, it is advantageous to connect the two sides to an air supply; in addition, deflectors, baffles and pressure equalizing valves 10 must be mounted in this structure to ensure the blowing of comparable air masses over the entire length of the structure.

Au * lieu de refroidir avec de l'air, on peut également prendre de l'azote ou n'importe quel autre gaz, éventuellement chargé de 15 particules d'eau pour augmenter son effet refroidissant.Instead of cooling with air, nitrogen or any other gas can also be taken, possibly charged with 15 particles of water to increase its cooling effect.

Une particularité de l'invention consiste dans la possibilité de pouvoir mettre en oeuvre un soufflage pulsé; celui-ci combine les avantages que possède le soufflage doux -excellent échange thermique 20 entre le milieu refroidissant et l'objet a refroidir- et le soufflage dur -excellente évacuation des calories-. Par suite des puissances mises en oeuvre il est assez délicat de moduler le flux de masses d'air primaire traversant le ruban de spires. Les vibrations risquent de causer des dégâts, sans oublier les effets 25 néfastes des phénomènes de résonance. Le soufflage supérieur par contre, qui met en oeuvre des puissances nettement plus faibles, s'offre à une modulation en intensité et en direction.A feature of the invention consists in the possibility of being able to use pulsed blowing; this combines the advantages of soft blowing - excellent heat exchange between the cooling medium and the object to be cooled - and hard blowing - excellent heat dissipation. Owing to the powers used, it is fairly difficult to modulate the flow of primary air masses passing through the ribbon of turns. The vibrations may cause damage, without forgetting the harmful effects of the resonance phenomena. The upper blowing on the other hand, which implements much lower powers, is offered with intensity and direction modulation.

Claims

1. Device for gas cooling of filiform products deposited in the form of a ribbon of turns on a conveyor constituted by rollers with parallel axes driven by a motor and comprising a multitude of nozzles which may have different mouth sections, disposed between the rollers, the nozzles being fed by fans, characterized in that it comprises at least one elongated hollow structure, parallel to the ribbon of turns, placed centrally above the ribbon, at a distance comparable to the width of the rollers, in that the hollow structure is provided on the opposite side of the turns with at least one opening and in that the hollow structure is connected to a source of gas under pressure. 15

2. Device according to claim 1, characterized in that the hollow structure has a rounded section.

3. Device according to claim 1, characterized in that the hollow structure has a rectangular section.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises several structures, coaxial, arranged one behind the other and fed in parallel. 25

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the interior of the hollow structure is provided with valves and baffles.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the openings, which is provided with the hollow structure, is a slot.

7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the openings has a rounded section.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that there is provided a cavity, substantially V-shaped, below the conveyor and facing the hollow structure.