<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et dispositif de décalaminage d'un produit métallique laminé à chaud.
La présente invention concerne un procédé de décalaminage d'un produit métallique laminé à chaud, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Une technique de décalaminage couramment appliquée à l'heure actuelle consiste à utiliser des jets plats d'eau sous pression élevée, qui sont projetés sur la surface du produit laminé. Ces jets sont habituellement fixes, et le produit à décalaminer défile devant les buses d'arrosage.
Il en résulte que les jets couvrent la totalité de la surface du produit, et même davantage parce que certaines plages sont couvertes à deux reprises en raison du chevauchement des buses voisines.
Cette technique requiert des pressions de projection élevées, ce qui implique une consommation d'énergie importante. De plus, elle entraîne une forte consommation d'eau.
La présente invention a pour objet un procédé de décalaminage qui permet d'assurer un décalaminage au moins équivalent à celui que l'on peut réaliser par les procédés conventionnels, tout en opérant avec une pression de liquide et une consommation d'eau nettement moins élevées que ces derniers.
L'invention est basée sur l'observation inattendue, faite récemment par le Demandeur, selon laquelle il n'est pas nécessaire de projeter de l'eau sous pression sur la totalité de la surface du produit pour assurer un décalaminage correct. En d'autres termes, le facteur de couverture est inférieur à 100 % dans le procédé de l'invention, alors qu'il est supérieur à 100 %, dans une mesure parfois importante, dans les procédés conventionnels. Le facteur de couverture est ici défini comme le rapport entre la partie de la surface du produit touchée directement par les jets d'eau sous pression et la surface totale du produit.
<Desc/Clms Page number 2>
Conformément à l'invention, un procédé de décalaminage d'un produit métallique laminé à chaud, dans lequel on projette un agent liquide sur la surface dudit produit qui défile suivant une première direction, est caractérisé en ce que l'on projette ledit agent liquide sous la forme d'une pluralité de jets cohérents, parallèles l'un à l'autre et ayant un diamètre inférieur à 2,5 mm, et en ce que l'on déplace ladite pluralité de jets en un mouvement alternatif de translation, dans une seconde direction qui n'est pas parallèle à ladite première direction.
Au sens de la présente demande, un jet cohérent est un jet plein de section essentiellement constante ; en d'autres termes, un jet cohérent ne contient pas de bulles d'air, il n'est le siège d'aucune turbulence ni d'aucun éclatement ou élargissement de la veine liquide.
Les jets cohérents de liquide ont avantageusement un diamètre inférieur à 2 mm, et de préférence compris entre 0,8 mm et 1,5 mm.
Selon une mise en oeuvre particulière, lesdits jets sont répartis transversalement par rapport au produit à décalaminer, suivant une direction qui n'est pas parallèle, et qui est de préférence perpendiculaire à la direction de défilement dudit produit.
Normalement, la direction dudit mouvement alternatif des jets cohérents est parallèle au plan de la surface à décalaminer ; dans ce plan, elle peut en principe être quelconque, sauf parallèle à la direction de défilement du produit. Ce mouvement alternatif se fait cependant de préférence suivant une direction perpendiculaire à la direction de défilement du produit, afin de limiter le nombre de jets d'une part et leur course transversale d'autre part.
La pression d'alimentation desdits jets est inférieure à 75 bar, et elle est de préférence comprise entre 30 bar et 60 bar.
Par un autre aspect, l'invention porte sur un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de décalaminage qui vient d'être décrit.
<Desc/Clms Page number 3>
Essentiellement, le dispositif de l'invention comprend une pluralité de gicleurs dirigés, parallèlement l'un à l'autre, vers le produit à décalaminer, des moyens d'alimentation desdits gicleurs en agent liquide sous pression, ainsi que des moyens pour imprimer auxdits gicleurs un mouvement alternatif de translation dans une direction qui n'est pas parallèle à la direction de défilement dudit produit.
Les gicleurs présentent un orifice de sortie dont le diamètre est inférieur à 2,5 mm, et de préférence inférieur à 2 mm, et de préférence encore compris entre 0,8 mm et 1,5 mm.
Le pas des gicleurs, c'est-à-dire la distance qui les sépare dans la direction de leur mouvement alternatif, et la course des gicleurs au cours de ce mouvement, doivent être adaptés judicieusement l'un à l'autre, pour que les gicleurs d'extrémité atteignent, en bout de course, les rives du produit à décalaminer.
Selon une caractéristique particulière, le pas des gicleurs est compris entre 15 mm et 50 mm. Une distance de 15 mm correspond en pratique à l'espace minimum requis pour permettre le montage des gicleurs. Par contre, des gicleurs distants de plus de 50 mm devraient avoir une course exagérément longue pour assurer la couverture requise du produit. En effet, la course des gicleurs, qui correspond en fait à l'amplitude de leur mouvement alternatif, doit être au moins égale au pas des gicleurs pour éviter qu'il subsiste sur le produit des zones longitudinales non atteintes par deux jets voisins.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description plus détaillée qui va suivre, et qui est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels la Fig. 1 est une vue en plan montrant la position de gicleurs à jet plat de la technique antérieure, répartis suivant la largeur d'une bande d'acier à décalaminer ; la
Fig. 2 est une vue de face montrant un dispositif de la présente invention en position au-dessus d'une bande d'acier ; et les
Fig. 3 et 4 sont des vues en plan de la bande d'acier de la Fig. 2, sur laquelle on a tracé les trajectoires décrites par deux jets
<Desc/Clms Page number 4>
d'eau voisins, respectivement pour des diamètres de jet différents.
Les figures 1 et 2 constituent des représentations schématiques, sans échelle particulière, dans lequelles on n'a reproduit que les éléments requis pour une bonne compréhension de l'invention. En particulier, on n'a pas représenté de moyens d'alimentation en agent liquide ni de moyens d'application du mouvement alternatif, qui peuvent être de tout type connu. Le sens du mouvement des éléments mobiles, tels que la bande et les gicleurs, ainsi que le sens de circulation de l'agent liquide, sont indiqués par des flèches appropriées. Les figures 3 et 4 ne sont données qu'à titre d'exemple chiffré, qui ne peuvent en aucun cas limiter la portée de l'invention.
La Fig. 1 montre une bande d'acier 1, défilant dans le sens de la flèche 2. Au-dessus de la bande d'acier 1 sont disposés des gicleurs fixes à jet plat 3, répartis sur la largeur de la bande 1 et obliques par rapport au sens de déplacement de celle-ci. Avec cette disposition des gicleurs à jet plat, typique de la technique antérieure, la totalité de la surface de la bande est frappée directement par l'agent liquide de décalaminage, en l'occurrence l'eau ; une portion non négligeable de cette surface est d'ailleurs frappée directement deux fois par l'eau, en raison du chevauchement des gicleurs 3. On a représenté dans la Fig. 1 les bandes 4 de la surface directement frappées par chaque jet plat, et l'on a indiqué en pointillé les zones de recouvrement 5.
On atteint ainsi fréquemment un facteur de couverture de 1, 1 à 1,3 selon les installations actuelles.
Typiquement, ces installations fonctionnent avec des pressions d'alimentation de l'eau de l'ordre de 110 à 150 bar, et des débits d'eau spécifiques de l'ordre de 20 à 25 litres par mètre carré de surface de la bande. De tels débits d'eau provoquent d'ailleurs un refroidissement sensible des produits à décalaminer, en particulier des bandes d'acier.
Le dispositif de l'invention est schématisé dans la Fig. 2, qui concerne également le décalaminage d'une bande d'acier 1, vue ici en coupe transversale et se déplaçant suivant la flèche 2. Ce dispositif comprend une nourrice horizontale 6, disposée transversalement au-dessus de la bande
<Desc/Clms Page number 5>
1 et s'étendant sensiblement sur toute la largeur de celle-ci. La nourrice 6 est pourvue de tubulures verticales 7, dirigées vers la bande 1 et portant à leur extrémité inférieure des gicleurs 8. La nourrice 6 est alimentée en eau sous pression par des moyens appropriés non représentés, symbolisés par la flèche 9.
L'ensemble constitué par la nourrice 6, les tubulures 7 et les gicleurs 8 est animé d'un mouvement alternatif horizontal, orienté transversalement par rapport à la direction de déplacement de la bande 1. Ce mouvement est symbolisé par la double flèche 10. Il peut par exemple être réalisé au moyen d'une commande à bielle-manivelle.
Le pas des gicleurs, c'est-à-dire leur distance D dans le sens de la largeur de la bande, est compris entre 15 mm et 50 mm ; il est de préférence de 25 mm. Leur course C, c'est-à-dire l'amplitude du mouvement alternatif transversal, est comprise entre une fois et deux fois le pas, à savoir de préférence entre 25 mm et 50 mm, en particulier 37,5 mm.
Dans la Fig. 2, le dispositif est représenté dans sa position moyenne.
En fonctionnement, il se déplace alternativement vers l'une puis vers l'autre rive de la bande, jusqu'à des positions extrêmes ou points morts où leur vitesse s'inverse et où les gicleurs d'extrémité se trouvent pratiquement au-dessus des bords respectifs de la bande 1.
Les gicleurs 8 sont des gicleurs à jet concentré rond, dont l'orifice de sortie présente un diamètre d compris entre 0,8 mm et 1,5 mm. Les jets conservent un diamètre sensiblement constant sur toute leur longueur, et leur surface d'impact sur la surface de la bande est donc un cercle ayant ce même diamètre d.
Lors du déplacement alternatif transversal des gicleurs 8, combiné au mouvement de défilement longitudinal de la bande 1, les surfaces d'impact des jets d'eau décrivent une trajectoire de type sinusoïdal sur la bande.
La surface de bande directement frappée par un jet représente donc une piste sensiblement sinusoïdale, et deux pistes voisines peuvent s'interpénétrer plus ou moins profondément, selon l'importance de la course des gicleurs correspondants. La partie de la surface du produit directement
<Desc/Clms Page number 6>
frappée par n jets de diamètre d est donc égale à (n x d x 1), 1 étant la longueur d'une piste sinusoïdale. Cette partie ne représente qu'une fraction de la surface totale ; le facteur de couverture est donc toujours inférieur à 100 %.
Par ailleurs, il a été constaté lors des essais que la zone d'action d'un jet s'étendait nettement au-delà de la surface d'impact direct de ce jet sur la bande. En fait, la largeur de la piste décalaminée par un jet de diamètre d est comprise entre 5 d et 10 d, selon le diamètre du jet et la pression de l'agent liquide.
Les figures 3 et 4 montrent, à titre d'exemple, les zones de la surface d'une bande d'acier décalaminées par deux jets voisins présentant respectivement des diamètres différents.
Dans la représentation de la Fig. 3, la bande 1 se déplace de la gauche vers la droite de la figure avec une vitesse v-0, 25 m/s. On a tracé en trait interrompu les trajectoires 11, lut décrites par deux gicleurs 8, 8'et en traits pleins 12,12'et 13,13'les limites des zones d'action des jets émis respectivement par ces gicleurs. Transversalement par rapport à la direction de déplacement de la bande 1, ces gicleurs présentent un pas D de 25 mm et une course C de 37,5 mm. Les trajectoires 11, 11' sont essentiellement des sinusoïdes. Dans les exemples représentés, leur fréquence f a été choisie telle que la tangente à l'origine de la sinusoïde fasse un angle a = 15 degrés avec la direction du mouvement des gicleurs 8, 8'.
Compte tenu de la vitesse v de la bande et de la course C des gicleurs, la fréquence du mouvement de gicleurs vaut f s 13, 5 Hz.
La fréquence est de préférence comprise entre 5 Hz et 20 Hz, afin de conserver des trajectoires suffisamment serrées d'une part et de limiter les sollicitations mécaniques de l'ensemble mobile d'autre part. Enfin, les gicleurs sont alimentés en eau à une pression de 70 bar.
EMI6.1
Dans la Fig. 3, les gicleurs avaient un diamètre de sortie d = 0, 85 mm, et la piste décalaminée par chaque gicleur avait une largeur L-6 mm. On constate que, pour les conditions choisies, il subsiste à chaque alternance une plage triangulaire 14, 14'hors des zones d'action des jets 8, 8'.
<Desc/Clms Page number 7>
Dans la Fig. 4, toutes les conditions sont les mêmes que dans la Fig. 3, à l'exception du diamètre de sortie des gicleurs 8,8'qui est ici d 2 1,3 mm. Leurs zones d'action respectives présentent dès lors une largeur L 2 9 mm. De ce fait, les plages triangulaires 14,14'sont très nettement réduites.
On comprendra aisément qu'il est possible de faire disparaître entièrement ces plages 14, 14'en modifiant un ou plusieurs des paramètres suivants : le diamètre des jets d, et par conséquent la largeur L, l'angle a et par conséquent la fréquence f, la course C ou le pas D des gicleurs, la pression p de l'eau d'alimentation.
Dans les conditions de la Fig. 4, le débit d'eau spécifique est égal à
EMI7.1
2 2 U-10, 08 11m2, avec une pression d'impact j = 13, 14 N/mm2.
Ces valeurs se comparent avantageusement aux conditions typiques des gicleurs à jet plat, pour lesquels une pression d'alimentation plus élevée (110 bar) conduit à un débit d'eau spécifique de 21 11m2 et une
EMI7.2
2 pression d'impact de 0, 74 N/mm2.