Procédé de refroidissement de produits métalliques et dispositif pour sa mise en oeuvre.
La présente invention a trait à un procédé de refroidissement de produits métalliques et elle décrit aussi un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité.
Il est connu de l'homme de l'art que l'on soumet les produits métalliques à des traitements thermiques et que ceux-ci peuvent comporter une phase de refroidissement.
L'objet de la présente invention est relatif à une opération de refroidissement au cours de laquelle le produit est en mouvement; celle-ci étant effectuée par action d'eau ou d'autres fluides et considérée seule ou en combinaison avec d'autres traitements du produit et ce à quel niveau que ce soit de
<EMI ID=1.1> Toutefois, afin de présenter une description claire de la présente invention, la suite de l'exposé sera volontairement restreinte au refroidissement de profilés par de l'eau sans limiter pour autant le domaine d'application possible de la présente invention.
Lors des opérations de refroidissement d'un produit par sa mise en contact avec un fluide, on a constaté que pour assurer un refroidissement homogène de l'ensemble du produit au cours de son défilement devant les dispositifs de refroidissement, il faut d'une part que la distance entre l'élément à refroidir et le dispositif délivrant le fluide de refroidissement soit petite et d'autre part que cette distance soit la plus constante possible pendant le passage du produit.
Les solutions proposées pour satisfaire les conditions cidessus sont basées essentiellement sur des moyens physiques
de guidage strict du produit. Il va de soi que ces moyens doivent être adaptés aux produits et de ce fait deviennent
fort coûteux, encombrants, lorsqu'il s'agit de produits dont le poids par unité de longueur est grand, comme c'est le cas des poutres, poutrelles, rails ou autres profilés lourds.
Le procédé de la présente invention est mis en oeuvre par un dispositif qui ne possède pas les inconvénients précités.
Le procédé de refroidissement, objet de la présente invention, dans lequel un produit est en mouvement et défile devant un dispositif de refroidissement, est essentiellement caractérisé en ce que l'on contrôle la distance entre le produit et le dispositif de refroidissement,appelée ci-après distance d, et que l'on module celle-ci de manière à la garder égale ou du moins la plus proche possible d'une valeur prédéterminée
<EMI ID=2.1> le temps.
Suivant une première modalité de réalisation du procédé de l'invention, le contrôle de la distance d est opéré en continu.
Suivant une autre modalité de réalisation du procédé, objet
de la présente invention, le contrôle de la distance d comprend la mesure de celle-ci.
Suivant encore une autre modalité de réalisation du procédé
de l'invention, le contrôle de la distance d a lieu par le biais de la mesure de la pression d'eau dans l'espace compris entre le produit et le dispositif de refroidissement.
Suivant une quatrième modalité de réalisation du procédé de l'invention, la mesure de la distance d précitée est opérée
par un système solidaire-du dispositif de refroidissement
et qui entre en contact avec le produit.
Suivant une cinquième modalité de réalisation du procédé
de l'invention, le contrôle de la distance d a lieu par le biais d'une grandeur proportionnelle à l'effort exercé par le produit sur le dispositif de refroidissement ou vice-versa.
Suivant une modalité de réalisation préférentielle du procédé de l'invention, on déplace le dispositif de refroidissement
de telle sorte qu'un ou des systèmes solidaires de celui-ci,
de préférence un ou des cylindres ,une ou des roulettes, un
ou des bossages,.... ou combinaison de ceux-ci; prennent contact avec la surface du produit et gardent la_même force d'appui, aux variations voulues et tolérées près, pendant
toute l'opération de défilement du produit.
<EMI ID=3.1> l'invention, le dispositif de refroidissement est déplacé par l'action de vérins et la mesure de la pression des fluides agissant dans les vérins est utilisée comme variable d'entrée dans le système de contrôle et de modulation de la distance d, de telle sorte que la force d'application du ou
des éléments de contact sur le produit soit constante.
Suivant encore une autre modalité préférentielle du procédé
de l'invention, la mesure de la pression d'eau de refroidissement est effectuée dans l'espace défini par la distance d, près de la paroi du dispositif de refroidissement et hors de l'espace directement influencé par la sortie de l'eau du dit dispositif.
Suivant une modalité de réalisation préférentielle du procédé de la présente invention, le produit est en mouvement et
défile devant un dispositif de refroidissement, on déplace
par l'action de vérins le dit dispositif jusqu'à obtenir
le contact entre le produit et un ou des systèmes de contacts solidaires du dispositif de refroidissement de manière à définir la distance d, on mesure la pression d'eau dans l'espace ainsi défini par la distance d, de préférence en un endroit non directement influencé par le flux de l'eau vers le produit et/ou on mesure les pressions des fluides agissant dans les vérins; on utilise un ou les deux types de mesures précitées comme variables d'entrée dans un système de contrôle afin de moduler la distance d, la garder constante au cours du temps et/ou égale à la consigne.
Le dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé de refroidissement, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte :
- des moyens pour amener et délivrer un fluide de refroi-dissement, appelés moyens de refroidissement;
- des moyens pour déplacer les moyens de refroidissement;
- des moyens de contrôle et de modulation des déplacements précités en fonction des mouvements du produit qui passe dans le dispositif en question.
Suivant une première modalité de mise en oeuvre du dispositif de la présente invention, les moyens pour amener et délivrer un fluide de refroidissement sont des boîtes de refroidissement appelées ci-après "boites", composées essentiellement d'un corps extérieur pourvu d'orifices par lesquels le fluide sort.
Suivant une deuxième modalité de mise en oeuvre du dispositif de la présente invention, les boîtes sont munies de systèmes qui ont pour fonction de prendre contact avec la surface
du produit et de le garder en permanence ou non au cours du passage du produit.
Suivant une troisième modalité de mise en oeuvre du dispositif de la présente invention, les systèmes précités en contact avec la surface du produit sont composés de roulettes, de cylindres, de bossages ou d'une combinaison de ceux-ci.
Suivant une autre modalité de mise en oeuvre du dispositif
de la présente invention, les boîtes sont déplacées par des vérins et/ou des moteurs à vis sans fin.
Suivant encore une autre modalité de mise en oeuvre du dispositif de la présente invention, les moyens de contrôle et
de modulation des déplacements des boîtes comprennent un système pour mesurer la pression du fluide de refroidissement dans l'espace compris entre les boites et le produit, défini
<EMI ID=4.1> Suivant une sixième modalité de mise en oeuvre du dispositif
de la présente invention, les moyens de contrôle et de modulation du déplacement des boîtes comprennent la mesure
de l'effort exercé par le produit sur les systèmes en
contact avec sa surface, éventuellement par le biais de ceux-ci.
Suivant une septième modalité de mise en oeuvre du dispositif de la présente invention, les moyens de contrôle et
de modulation du déplacement des boîtes comprennent la
mesure de la pression des fluides moteurs dans les moyens
de déplacement des boîtes.
Suivant une modalité de réalisation préférentielle du dispositif de l'invention, celui-ci comprend :
- des boîtes de refroidissement en une ou plusieurs pièces;
celles-ci étant aptes à épouser la forme de la surface du produit à traiter, une surface du produit pouvant éventuellement être traitée par plusieurs éléments des mêmes
ou de différentes boîtes; généralement ces boîtes sont disposées de manière à définir une espace sensiblement
fermé dans lequel le produit passe;
- des moyens destinés à entrer en contact avec la surface du produit à traiter; ceux-ci étant fixés sur les éléments constitutifs des boîtes, préférentiellement ce sont des roulettes, cylindres, bossages,...
- des moyens moteurs tels que par exemple des vérins et/ou des moteurs à vis sans fin; ceux-ci sont disposés de manière à déplacer les pièces constitutives dès boîtes et à les amener contre la surface du produit qu'elles sont sensées traiter;
- des capteurs destinés à mesurer la pression en un ou plusieurs endroits de l'espace défini entre les éléments <EMI ID=5.1>
produit à traiter;
- des capteurs destinés à mesurer les efforts exercés par le produit aux points de contact avec les boîtes et/ou des capteurs mesurant la pression des fluides agissant pour déplacer les éléments constitutifs des boîtes;
- des moyens de contrôle et de modulation des déplacements des éléments constitutifs des boîtes; ceux-ci sont régulés par les données recueillies par les capteurs précités.
Suivant une autre modalité de réalisation du dispositif de
la présente invention, les moyens de refroidissement comprennent des boîtes de refroidissement, une boîte destinée
à traiter une surface sensiblement concave étant formée
d'au moins deux éléments, la séparation des éléments précités est définie par une fente de forme quelconque, de préférence non parallèle mais oblique par rapport à un axe longitudinal
de symétrie de la surface à traiter.
Suivant une autre modalité de réalisation préférentielle de
la modalité précédente, la surface à traiter est celle d'un profilé dont la section a la forme d'un I, les surfaces concaves sont deux formes en U et la boîte se compose de
deux éléments dont l'association reproduit une forme en U pouvant s'emboîter dans celle du profilé, ces deux éléments étant séparés par une fente rectiligne et oblique par
rapport à l'axe longitudinal du profilé.
Cette particularité de construction des boîtes permet de supprimer boute inhomogénéité de traitement thermique due
à la présence d'un espace entre les éléments constitutifs des boîtes de refroidissement.
De la sorte, on peut effectuer le refroidissement de l'âme
d'un profilé de manière homogène sur la largeur tout en permettant le déplacement latéral des boîtes de refroidissement.
W
La figure 1 présente à titre d'exemple non limitatif une réalisation du dispositif mettant en oeuvre le procédé de la présente invention.
On y distingue le produit (1) à traiter, les éléments (2) (3)
(4) (5) (6) (7) constitutifs des boîtes de refroidissement,
les vérins (8) (9) agissant respectivement sur les éléments
(2) (3), les vérins (10) (11) agissent respectivement sur
les systèmes formés d'une part par les éléments (4) (5) et
les vérins (12) (13) et d'autre part les éléments (6) (7) et les vérins (14) (15).
La figure 2 représente dans une vue en élévation une boîte de refroidissement formée de deux éléments et la figure 3 la représente vue en plan.
On distingue sur les deux figures précitées la surface concave
(1) à traiter appartenant au produit (2), les deux éléments (3)
(4) constitutifs de la boîte de refroidissement, la fente longitudinale (5), les points d'appui (6) (7) (8) (9) des éléments sur le produit.
La figure 4 représente un élément de contact (1) entre la boîte de refroidissement (2) et la surface (3) du produit à traiter. Dans cet exemple, l'élément de contact (1) comprend un galet (4) <EMI ID=6.1>
REVENDICATIONS DE BREVET.
1. Procédé de refroidissement de produits métalliques, dans lequel un produit est en mouvement et défile devant un dispositif de refroidissement, caractérisé en ce que l'on contrôle la distance entre le produit et le dispositif de refroidissement, appelée-:ci-après distance d, et en ce que l'on module celle-ci de manière à la garder égale ou du moins la plus proche possible d'une valeur prédéterminée appelée consigne, cette dernière pouvant être variable dans le temps.
Method for cooling metallic products and device for its implementation.
The present invention relates to a method for cooling metallic products and it also describes a device for implementing the above-mentioned method.
It is known to those skilled in the art that metal products are subjected to heat treatments and that these can include a cooling phase.
The object of the present invention relates to a cooling operation during which the product is in motion; this being carried out by the action of water or other fluids and considered alone or in combination with other treatments of the product and this at whatever level
<EMI ID = 1.1> However, in order to present a clear description of the present invention, the rest of the description will be deliberately limited to the cooling of profiles with water without limiting the possible field of application of this invention.
During the operations of cooling a product by bringing it into contact with a fluid, it has been found that to ensure homogeneous cooling of the whole of the product during its movement in front of the cooling devices, it is necessary on the one hand that the distance between the element to be cooled and the device delivering the cooling fluid is small and on the other hand that this distance is as constant as possible during the passage of the product.
The solutions proposed to satisfy the above conditions are based essentially on physical means
strict product guidance. It goes without saying that these means must be adapted to the products and therefore become
very expensive, bulky, when it comes to products whose weight per unit of length is large, as is the case of beams, beams, rails or other heavy profiles.
The method of the present invention is implemented by a device which does not have the aforementioned drawbacks.
The cooling process, object of the present invention, in which a product is in motion and passes in front of a cooling device, is essentially characterized in that the distance between the product and the cooling device is controlled, hereinafter called after distance d, and that this is modulated so as to keep it equal or at least as close as possible to a predetermined value
<EMI ID = 2.1> time.
According to a first embodiment of the method of the invention, the control of the distance d is operated continuously.
According to another method of carrying out the process, object
of the present invention, the control of the distance d comprises the measurement thereof.
According to yet another method of carrying out the process
of the invention, the distance d is controlled by measuring the water pressure in the space between the product and the cooling device.
According to a fourth embodiment of the method of the invention, the aforementioned distance d is measured.
by a system integral with the cooling device
and who comes into contact with the product.
According to a fifth method of carrying out the process
of the invention, the control of the distance d takes place by means of a quantity proportional to the force exerted by the product on the cooling device or vice versa.
According to a preferred embodiment of the method of the invention, the cooling device is moved
so that one or more systems integral with it,
preferably one or more cylinders, one or more rollers, one
or bosses, .... or a combination thereof; make contact with the surface of the product and keep the same pressing force, with the desired and tolerated variations, during
the whole product scrolling operation.
<EMI ID = 3.1> the invention, the cooling device is moved by the action of jacks and the measurement of the pressure of the fluids acting in the jacks is used as an input variable in the control and modulation system of the distance d, so that the application force of the or
contact elements on the product is constant.
According to yet another preferential method of the process
of the invention, the measurement of the cooling water pressure is carried out in the space defined by the distance d, near the wall of the cooling device and outside the space directly influenced by the exit of the water. of said device.
According to a preferred embodiment of the method of the present invention, the product is in motion and
scrolls past a cooling device, we move
by the action of jacks the said device until obtaining
the contact between the product and one or more contact systems integral with the cooling device so as to define the distance d, the water pressure in the space thus defined is measured by the distance d, preferably in a location not directly influenced by the flow of water to the product and / or the pressures of the fluids acting in the cylinders are measured; one or both of the aforementioned types of measurement are used as input variables in a control system in order to modulate the distance d, to keep it constant over time and / or equal to the setpoint.
The device intended for carrying out the cooling process, object of the present invention, is essentially characterized in that it comprises:
- Means for bringing and delivering a cooling fluid, called cooling means;
- means for moving the cooling means;
means of controlling and modulating the aforementioned movements as a function of the movements of the product which passes through the device in question.
According to a first embodiment of the device of the present invention, the means for bringing in and delivering a cooling fluid are cooling boxes hereinafter called "boxes", essentially composed of an external body provided with orifices by which the fluid comes out.
According to a second embodiment of the device of the present invention, the boxes are provided with systems which have the function of making contact with the surface
of the product and keep it permanently or not during the passage of the product.
According to a third embodiment of the device of the present invention, the aforementioned systems in contact with the surface of the product are composed of rollers, cylinders, bosses or a combination of these.
According to another method of implementing the device
of the present invention, the boxes are moved by jacks and / or worm motors.
According to yet another embodiment of the device of the present invention, the means of control and
for modulating the movements of the boxes include a system for measuring the pressure of the cooling fluid in the space between the boxes and the product, defined
<EMI ID = 4.1> According to a sixth method of implementing the device
of the present invention, the means for controlling and modulating the movement of the boxes comprises the measurement
of the force exerted by the product on the systems in
contact with its surface, possibly through them.
According to a seventh embodiment of the device of the present invention, the means of control and
modulation of moving boxes include the
measurement of the pressure of the working fluids in the means
moving boxes.
According to a preferred embodiment of the device of the invention, it comprises:
- one or more piece cooling boxes;
these being able to follow the shape of the surface of the product to be treated, a surface of the product possibly being able to be treated by several elements of the same
or different boxes; generally these boxes are arranged so as to define a space substantially
closed in which the product passes;
- Means intended to come into contact with the surface of the product to be treated; these being fixed on the constituent elements of the boxes, preferably they are casters, cylinders, bosses, ...
- motor means such as for example jacks and / or worm motors; these are arranged so as to move the constituent parts from the boxes and to bring them against the surface of the product that they are supposed to process;
- sensors intended to measure the pressure in one or more places in the space defined between the elements <EMI ID = 5.1>
product to be treated;
- sensors intended to measure the forces exerted by the product at the points of contact with the boxes and / or sensors measuring the pressure of the fluids acting to move the components of the boxes;
- means for controlling and modulating the movements of the components of the boxes; these are regulated by the data collected by the aforementioned sensors.
According to another embodiment of the device for
the present invention, the cooling means comprise cooling boxes, a box intended
treating a substantially concave surface being formed
at least two elements, the separation of the above elements is defined by a slot of any shape, preferably not parallel but oblique to a longitudinal axis
symmetry of the surface to be treated.
According to another preferred embodiment of
the previous modality, the surface to be treated is that of a profile whose section has the shape of an I, the concave surfaces are two U-shaped and the box consists of
two elements whose association reproduces a U-shape which can fit into that of the profile, these two elements being separated by a rectilinear and oblique slit by
relative to the longitudinal axis of the profile.
This special construction of the boxes eliminates the inhomogeneity of the heat treatment due to
the presence of a space between the components of the cooling boxes.
In this way, the core can be cooled
of a homogeneously profiled across the width while allowing the lateral displacement of the cooling boxes.
W
Figure 1 shows by way of nonlimiting example an embodiment of the device implementing the method of the present invention.
We can distinguish the product (1) to be treated, the elements (2) (3)
(4) (5) (6) (7) constituting the cooling boxes,
the cylinders (8) (9) acting respectively on the elements
(2) (3), the jacks (10) (11) act respectively on
the systems formed on the one hand by the elements (4) (5) and
the jacks (12) (13) and secondly the elements (6) (7) and the jacks (14) (15).
Figure 2 shows in an elevational view a cooling box formed of two elements and Figure 3 shows it in plan view.
We distinguish in the two above-mentioned figures the concave surface
(1) to be treated belonging to the product (2), the two elements (3)
(4) constituting the cooling box, the longitudinal slot (5), the support points (6) (7) (8) (9) of the elements on the product.
FIG. 4 represents a contact element (1) between the cooling box (2) and the surface (3) of the product to be treated. In this example, the contact element (1) comprises a roller (4) <EMI ID = 6.1>
PATENT CLAIMS.
1. A method of cooling metal products, in which a product is in motion and passes in front of a cooling device, characterized in that the distance between the product and the cooling device is controlled, called: hereinafter distance d, and in that this is modulated so as to keep it equal or at least as close as possible to a predetermined value called the setpoint, the latter being variable over time.