BE1008792A6 - Dispositif de refroidissement accelere d'un substrat continu en defilement rapide dans un plan vertical. - Google Patents
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Abstract
Dispositif de refroidissement accéléré d'un substrat continu en défilement rapide dans un plan vertical, formé par une enceinte close, qui comprend successivement dans le sens de circulation de substrat, au moins une zone de refroidissement dite principale dotée de moyens d'introduction de fluide de refroidissement, une zone de refroidissement dite secondaire favorisant le contact entre le fluide de refroidissement et le substrat, une zone d'extraction du fluide de refroidissement et des moyens de retenue du fluide à l'entrée et à la sortie du dispositif de refroidissement. La zone de refroidissement principale comporte des moyens, tels que de rampes de projection, pour former un ou plusieurs rideaux de brouillard eau/air disposés dans l'espace de sorte qu'ils entrent en contact direct avec le substrat à refroidir.
Description
<Desc/Clms Page number 1> Dispositif de refroidissement accéléré d'un substrat continu en défilement rapide dans un plan vertical. La présente invention a trait à un dispositif de refroidissement accéléré d'un substrat continu en défilement rapide dans un plan vertical, plus particulièrement une bande métallique revêtue, par exemple une tôle galvanisée à chaud. Le dispositif de refroidissement, objet de la présente invention, sera décrit intentionnellement et en vue d'en faciliter la compréhension dans le cadre de son utilisation lors du refroidissement, après traitement thermique de galvannealing, d'une bande d'acier galvanisée, mais cette description ne préjuge en rien que le dispositif de l'invention ne puisse être d'application dans d'autres circonstances requérant des conditions de refroidissement similaires. Le traitement thermique appelé"galvannealing"consiste à soumettre une tôle d'acier galvanisée à chaud successivement à un chauffage, un maintien à température puis un refroidissement. Ce traitement vise à assurer la diffusion du fer de la tôle à travers la couche de revêtement, généralement en zinc ou alliage de zinc, afin d'obtenir des teneurs en fer comprises entre 7 % et 13 % dans la couche de revêtement précitée. Cette opération de traitement thermique a pour effet d'obtenir un revêtement présentant une meilleure emboutissabilité et soudabilité. L'opération classique de galvannealing est effectuée dans une installation où la tôle décrit au moins deux passes verticales à savoir une passe ascendante et une passe descendante. De manière schématique, on dira que la tôle quitte verticalement le bain de galvanisation pour amorcer sa phase ascendante et entre, directement après le dispositif d'essorage constitué par des couteaux d'air, dans un four de chauffage qui porte la tôle à une température comprise entre 460 C et 600. C ; la tôle circule ensuite dans un four de maintien à <Desc/Clms Page number 2> température. Au-dessus de ce four est situé au moins un dispositif de refroidissement destiné à assurer la solidification du revêtement de la tôle, de manière à ne pas endommager ce revêtement sur les rouleaux de renvoi terminant la phase ascendante et guidant la tôle vers la phase descendante. Il s'est avéré que la qualité du revêtement obtenu, après l'opération de galvannealing, est directement en relation avec la diffusion du fer dans la couche de zinc ou d'alliage de zinc et que celle-ci est favorablement influencée par une durée de maintien à température suffisamment longue, par exemple supérieure à 10 secondes. Or, la longueur de la phase ascendante est limitée par des problèmes de construction mécanique et de contrôle des vibrations produites dans la tôle au niveau des couteaux d'air. Pour utiliser au mieux la longueur d'installation dont on dispose pour effectuer les opérations de chauffage, maintien et refroidissment avant passage sur les rouleaux de renvoi sis au-dessus de la phase ascendante, le demandeur a mis au point un procédé dans lequel on augmente tant la puissance de chauffage que les flux de refroidissement afin de limiter l'espace nécessaire à ces deux opérations et préserver de la sorte une longueur suffisante pour obtenir un temps de passage dans le four de maintien à température le plus grand possible en vue d'obtenir des conditions optimales de diffusion du fer dans la couche de revêtement ; le cycle ainsi réalisé se rapproche du cycle idéal dit"carré". La présente invention a pour objet un dispositif de refroidissement accéléré de faible longueur, particulièrement apte à être mis en oeuvre pour assurer un refroidissement rapide au moyen de gicleurs à brouillard eau/air d'un substrat revêtu après sortie de ce dernier hors d'un four de maintien à température et avant passage sur des rouleaux de renvoi, notamment dans le cadre du traitement de galvannealing. Le dispositif de refroidissement accéléré d'un substrat continu en défilement rapide dans un plan vertical, objet de la présente invention, formé par une enceinte close, est essentiellement caractérisé en ce qu'il <Desc/Clms Page number 3> comprend successivement dans le sens de circulation du substrat, au moins une zone de refroidissement dite principale dotée de moyens d'introduction de fluide de refroidissement, une zone de refroidissement dite secondaire favorisant le contact entre le fluide de refroidissement et le substrat, une zone d'extraction du fluide de refroidissement et des moyens de retenue du fluide à l'entrée et à la sortie du dispositif de refroidissement. Suivant une modalité de réalisation du dispositif de refroidissement de l'invention, la zone de refroidissement principale comporte des moyens pour former un ou plusieurs rideaux de brouillard eau/air disposés dans l'espace de sorte qu'ils entrent en contact direct avec le substrat à refroidir. Suivant une modalité de réalisation préférentielle du dispositif de refroidissement de l'invention, les moyens pour former un ou plusieurs rideaux de brouillard comprennent des rampes de projection de brouillard, avantageusement les rampes précitées sont constituées par deux tubes dont les axes longitudinaux sont parallèles au plan de mouvement du substrat à refroidir, l'un englobant l'autre, l'un des tubes précités étant alimenté en eau et l'autre en air, ainsi que par des gicleurs alimentés en air et eau par les deux tubes précités de manière à former les rideaux de brouillard. Suivant encore une autre réalisation préférentielle du dispositif de refroidissement, les rampes de projection sont agencées de manière à EMI3.1 projeter lesdits rideaux de brouillard sous un angle compris entre 30 et 60 , de préférence 35 et 40 , par rapport au sens de mouvement du substrat à refroidir. Suivant une autre modalité de réalisation du dispositif de refroidissement, objet de la présente invention, la section de refroidissement secondaire comporte des moyens spécifiques, en vue de favoriser le contact entre le substrat à refroidir et le fluide de refroidissement introduit dans la section de refroidissement principale. Suivant une autre réalisation préférentielle du dispositif, objet de <Desc/Clms Page number 4> l'invention, celui-ci comporte des moyens d'aspiration et d'évacuation du fluide de refroidissement hors de l'enceinte close dudit dispositif de refroidissement et préférentiellement lesdits moyens sont situés près de l'extrémité supérieure du dispositif précité. Suivant encore une autre modalité de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, les moyens d'évacuation précités comprennent des hottes d'aspiration du brouillard utilisé comme fluide de refroidissement. Suivant une modalité de réalisation avantageuse du dispositif de l'invention, l'entrée et la sortie du produit dans le et hors du dispositif est opérée au travers de moyens destinés à empêcher la sortie du fluide de refroidissement hors de l'enceinte close, tant à l'entrée vers le bas qu'à la sortie vers le haut ; préférentiellement les moyens précités sont constitués par des jets d'air comprimé adéquatement dirigés afin de cantonner le fluide de refroidissement dans l'enceinte close. La modalité précédente apporte une solution très efficace aux problèmes techniques posés respectivement, d'une part par la chute d'eau dans le bain de zinc fondu et d'autre part par l'entraînement de fluide de refroidissement hors de l'enceinte et sa mise en contact avec les rouleaux de renvoi supérieurs. La description qui suit a trait à une réalisation particulière et sera explicitée en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 illustre le principe du traitement thermique de galvannealing ; la figure 2 représente une vue globale du dispositif de refroidissement de l'invention. Les figures précitées constituent des représentations schématiques dans lesquelles on n'a reproduit que les éléments nécessaires à la bonne compréhension de l'invention. La figure 1 montre que le substrat 1 passe dans le bain 2 de zinc ou alliage de zinc contenu dans la cuve 3 de galvanisation, quitte cette <Desc/Clms Page number 5> dernière verticalement après renvoi autour du rouleau 4, passe par un système de guidage à rouleaux 5, subit un essorage au niveau du dispositif d'essorage 6, constitué par des couteaux d'air ayant pour objet de régler l'épaisseur de la couche de revêtement sur le substrat. Ce dernier EMI5.1 commence alors une trajectoire ascendante verticale jusqu'au deuxième rouleau de renvoi 7, poursuit une trajectoire horizontale jusqu'au troisième rouleau de renvoi 8, puis redescend en une trajectoire verticale vers une opération ultérieure. Au cours de la trajectoire ascendante entre les rouleaux 4 et 7, le substrat passe dans un court dispositif de chauffage rapide 9, puis un court dispositif 10 d'égalisation de la température, un dispositif beaucoup plus long 11 de maintien à température et enfin dans un court dispositif 12 de refroidissement rapide équipé de rampes à brouillard eau/air. La figure 2 illustre une modalité de réalisation préférentielle du dispositif 12 de refroidissement rapide d'un substrat revêtu. On distingue sur cette figure 2, l'enceinte close 13 englobant le dispositif de refroidissement rapide, le substrat à refroidir 1, l'entrée 14 dotée de barrages 141 d'air comprimé empêchant le fluide de refroidissement de descendre vers le bain de galvanisation, la sortie 15 dotée de barrages 151 à air comprimé empêchant la sortie du fluide de refroidissement vers les rouleaux de renvoi supérieurs, les rampes 16 de projection de brouillard eau/air, ainsi que les dispositifs 161, tels que des déflecteurs, destinés à favoriser le contact entre le substrat et le brouillard et enfin les hottes 17 d'extraction du brouillard hors de l'enceinte définissant le dispositif de refroidissement. Il va de soi que la description ci-dessus est volontairement limitée à un domaine particulier tel que le galvannealing, mais il n'en reste pas moins vrai que la présente demande de brevet vise à couvrir toute mise en oeuvre du dispositif de refroidissement revendiqué et ce indépendamment de modalités d'application, comme par exemple la nature du fluide de refroidissement utilisé.
Claims (9)
- REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement accéléré d'un substrat continu en défilement rapide dans un plan vertical, formé par une enceinte close, caractérisé en ce qu'il comprend successivement dans le sens de circulation du substrat, au moins une zone de refroidissement dite principale dotée de moyens d'introduction de fluide de refroidissement, une zone de refroidissement dite secondaire favorisant le contact entre le fluide de refroidissement et le substrat, une zone d'extraction du fluide de refroidissement et des moyens de retenue du fluide à l'entrée et à la sortie du dispositif de refroidissement.
- 2. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de refroidissement principale comporte des moyens pour former un ou plusieurs rideaux de brouillard eau/air au moyen de dispositifs de projection tels que de rampes de projection, les rideaux de brouillard étant disposés dans l'espace de sorte qu'ils entrent en contact direct avec le substrat à refroidir.
- 3. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour former un ou plusieurs rideaux de brouillard comprennent des rampes de projection de brouillard, avantageusement les rampes précitées étant constituées par deux tubes dont les axes longitudinaux sont parallèles au plan de mouvement du substrat à refroidir, l'un englobant l'autre, l'un des tubes précités étant alimenté en eau et l'autre en air, ainsi que par des gicleurs alimentés en air et eau par les deux tubes précités de manière à former les rideaux de brouillard.
- 4. Dispositif de refroidissement suivant les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les rampes de projection sont agencées de manière à projeter lesdits rideaux de brouillard sous un angle compris entre 300 et 60 , de préférence 35 et 400, par rapport au sens de mouvement du substrat à refroidir.
- 5. Dispositif de refroidissement suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section de refroidissement secondaire comporte des moyens spécifiques, en vue de favoriser le <Desc/Clms Page number 7> secondaire comporte des moyens spécifiques, en vue de favoriser le contact entre le substrat à refroidir et le fluide de refroidissement introduit dans la section de refroidissement principale.
- 6. Dispositif de refroidissement suivant une ou plusieurs des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration et d'évacuation du fluide de refroidissement, préférentiellement du brouillard, hors de l'enceinte close dudit dispositif de refroidissement et préférentiellement lesdits moyens sont situés près de l'extrémité supérieure du dispositif précité.
- 7. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'évacuation précités comprennent des hottes d'aspiration du brouillard utilisé comme fluide de refroidissement.
- 8. Dispositif de refroidissement suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée et la sortie du produit dans le et hors du dispositif sont opérées au travers de moyens destinés à empêcher la sortie du fluide de refroidissement hors de l'enceinte close, tant à l'entrée vers le bas qu'à la sortie vers le haut.
- 9. Dispositif de refroidissement suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens précités sont préférentiellement constitués par des jets d'air comprimé adéquatement dirigés afin de cantonner le fluide de refroidissement dans l'enceinte close.
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