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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUESCENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, Association sans but lucratif Vereniging zonder winstoogmerk ä BRUXELLES, (Belgique).
Procédé et dispositif pour améliorer le refroidissement d'un produit métallique long en défilement.
La présente invention concerne un procédé pour améliorer le refroidissement d'un produit métallique long en defilement, tel qu'une barre d'acier sortant d'un laminoir ä chaud.
En règle générale, un produit long-sortant d'un laminoir ä chaud se trouve ä une température élevée, par exemple de l'ordre de 950 C ä llOOC, et il convient d'en assurer le refroidissement. Cette opération de refroidissement peut notamment faire partie d'un traitement thermique, comme c'est le cas en particulier dans le procédé de trempe et d'auto-revenu développé antérieurement par le présent demandeur.
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Dans La pl'-par das cas, 2 nomenc Lcrsque La refrcidisse- ment fait partie d'un traitement thermique, il est important que le produit subisse un refroidissement identique dans cha-
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que section, c'est-à-dire sur l'intégralité de sa longueur.
Pour assurer ce type de refroidissement, on utilise frequem- ment, ä l'heure actuelle, des installations comprenant plu- sieurs unités tubulaires successives, dans lesquelles circu- lent, généralement dans le même sens, le liquide de refroidis- sement et le produit ä refroidir. Cette disposition a été adop- tée pour assurer le contact du produit le plus chaud avec le liquide de refroidissement le plus frais et atteindre ainsi une intensité de refroidissement maximale, au moins ä l'entrée de chaque unite.
On a cependant constaté récemment que la tete du produit, c' est-à-dire la portion initiale du produit qui pénètre en premier dans l'installation de refroidissement, présentait quelquefois une dureté et une résistance inférieures ä celles du reste du produit. Cette différence peut même âtre telle qu' elle entraine la mise au rebut de cette portion initiale du produit et, par conséquent, une diminution de la productivité de l'installation de refroidissement. Bien que la cause de cet- te variation, parfois importante, des propriétés ne soit pas encore formellement établie, il semble qu'elle soit due ä une intensité de refroidissement insuffisante dans cette portion du produit.
La présente invention porte précisément sur un procédé pour améliorer le refroidissement d'un produit métallique long dans une installation du type précité, de façon ä remédier ä l'in- convenient qui vient d'être mentionné.
A cet effet, le procédé qui fait l'objet de la présente inven- tion, pour améliorer le refroidissement d'un produit métallique
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Long en défilement, dans lequel le cit produit traverse au moins une unité tubulaire de refroidissement, est essentiellsment caractérisé en ce que l'on forme un écran de liquide de 1 J I
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refroidissement à l'entrée de la dite unité tubulaire, de fa- çon ä empêcher la pénétration d'air dans cette dernière, en ce que l'on fait passer le produit métallique ä travers le dit écran de liquide pour l'introduire dans l'unité de refroidis- sement précitée et en ce que l'on assure l'écoulement d'au moins une partie du liquide de'refroidissement constituant le dit écran en sens contraire au sens de défilement du produit métallique.
Selon une première modalité de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on forme le dit écran de liquide au moyen d'une pluralité de jets de liquide de refroidissement, dirigés de préférence vers l'axe longitudinal de l'unité de refroidisse- ment, les dits jets étant inclinés par rapport ä cet axe dans le sens contraire au sens de défilement du produit métallique.
Selon une autre modalité, particulièrement intéressante, de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on equipe la dite unité de refroidissement d'un sas d'entree, auquel on la re- lie de façon étanche ä l'air, on alimente en permanence le dit sas d'entrée en liquide de refroidissement, on assure l'écou- lement d'au moins une partie du liquide de refroidissement, contenu dans le sas, à contre-courant du produit, ä travers l'orifice d'entrée du produit dans le sas, et on règle le débit d'alimentation du liquide de refroidissement de telle fa- çon que le dit sas soit en permanence rempli de liquide.
La présente invention porte également sur un dispositif per- mettant de mettre en oeuvre le procédé qui vient d'être décrit
Le dispositif qui fait l'objet de la présente invention, pour améliorer le refroidissement d'un produit métallique long en defilement dans une installation comprenant au moins une unité
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tubulaire de rafroidissement, est assentiallamsnt caracarise en ce qu'il comporte des moyens pour former un écran permanent
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de liquide de refroidissement ä l'entrée de la dite unité tubulaire, ainsi que des moyens pour assurer l'écoulement d'au moins une partie du liquide de refroidissement constituant le dit écran en sens contraire au sens de défilement du produit métallique.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de l'invention se compose d'une pluralité de conduits de projection de liquide de refroidissement, répartis de préférence uniformement autour du produit métallique ä refroidir et orientés vers l'axe longitudinal de la dite unité tubulaire dans le sens contraire au sens de défilement du dit produit.
Selon une variante de ce mode de réalisation, les conduits peuvent être ménagés dans la portion d'entrée'de la dite unité tubulaire.
Selon une autre variante de ce mode de réalisation, les conduits peuvent etre montés sur une couronne creuse transversale entourant le produit ä refroidir, disposée en amont de l'entree de l'unité tubulaire ä laquelle elle est reliée de façon étanche ä l'air.
Dans ce cas, les conduits peuvent etre simplement des orifices percés dans la couronne creuse et orientés de façon ä donner aux jets de liquide de refroidissement la direction désirée.
Selon un autre mode de réalisation, particulièrement intéressant, la dispositif de 11 invention comporte un sas d'entrée disposé en amont de la dite unité tubulaire et relié ä celleci de façon étanche ä l'air, des moyens d'aLimentation du dit sas en liquide de refroidissement, des moyens pour assurer l' écoulement d', au moins une partie du liquide de refroidisse-
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ment con'canu dans Le sas a conre-courant cu produit, ä
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travers l'orifice d'entrée du produit dans le dit sas.
Le sas d'entrée conforme ä l'invention présente avantageusement une symétrie axiale et il est disposé de telle façon que son axe de symétrie coincide avec l'axe longitudinal de l'unité tubulaire ä laquelle il est adapté.
Selon l'invention, les dits moyens d'alimentation en liquide de refroidissement sont constitués par au moins une ouverture percée dans la paroi latérale du dit sas et reliée par une canalisation appropriée ä une source de liquide de refroidissement.
En particulier, les dits moyens d'alimentation en liquide de refroidissement comprennent plusieurs ouvertures percées dans la paroi latérale du dit sas et uniformément réparties sur sa périphérie, chacune de ces ouvertures étant reliées par une canalisation appropriée ä une source de liquide de refroidissement.
Egalement selon l'invention, le diamètre de l'orifice de sortie du sas est au moins égal au diamètre intérieur de la dite unité tubulaire.
Toujours selon l'invention, le diamètre de l'orifice d'entrée du sas est au maximum égal au diamètre intérieur de la dite
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unité tubulaire.
Selon encore une autre caractéristique intéressante du dispositif de l'invention, le dit orifice d'entre du sas est pourvu d'un embout cylindrique coaxial s'etendant au moins en partie à l'exlérieur du c sas an présencant une entrée en formedeconvergent.
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Le diamètre interieur de cet embout cylindrique est au maximum egal au diamètre intérieur de la dite unité tubulaire.
Encore selon l'invention, le dit dispositif est pourvu de moy- ens permettant de vérifier que le sas est effectivement entiè- rement rempli de liquide de refroidissement. Ces moyens sont avantageusement constitués par un tube de faible diamètre, par exemple un tube métallique souple, dont une extrémité est rac- cordée à la partie supérieure du sas et dont l'autre extrémité, laissée libre, est maintenue ä un niveau supérieur au point le plus haut du dit sas d'entrée.
La figure annexée illustre schématiquement une forme de réali- sation préférée d'un dispositif conforme ä l'invention.
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Une barre 1, circulant ä grande vitesse dans le sens de la flue- che 2, traverse une installation de refroidissement constituée, de façon connue en soi, de plusieurs unités tubulaires succes- sives telles que 3. Ces unités tubulaires présentent un diametre intérieur i adapté au diamètre des barres ä refroidir.
A titre de simple exemple, on a représenté une unité tubulaire 3 alimentée en liquide de refroidissement par une fente annulaire 6i cette fente 6, ménagée entre 11unité 3 proprement dite et une tete 4, est elle-meme alimentée ä partir d'une source 5 de liquide de refroidissement. De fagon également connue en soi, la tête 4 présente un chanfrein 7 destiné ä faciliter l'introduction de la barre 1.
Conformément ä la présente invention, cette unité tubulaire 3 connue est équipée d'un sas 8 dispose en amont de la tete 4 et de preference appliqué de façon étanche contre la face d'entree de celle-ci. Ear raison de symétrie, le sas 8 présente de preference une section cransversale circulaire, et il est centré sur l'axe longitudinal de l'unite tubulaira 3. Dans le
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mode de réalisation illustré par la figure, le sas 8 est pour--
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vu de deux conduites d'alimentation 9,10, diamétralement opposées et raccordées ä une source appropriée de liquide de refroidissement.
Les faces amont et aval du sas 8 sont percées d'un orifice. respectivement d'entree 11 et de sortie 12 de la barre, qui sont centrés sur l'axe longitudinal du sas 8. L'orifice d'entrée 11 est garni d'un embout cylindrique 13 s'éten- dant en majeure partie à l'extérieur du sas 8 et présentant une entrée 14 en forme de convergent. Le diamètre intérieur de l'embout cylindrique 13 est égal ou inférieur au diamètre intérieur zo de l'unité tubulaire 3, de façon ä créer une perte de charge et ainsi opposer une résistance appropriée ä l'écoulement du liquide de refroidissement.
Enfin, le sas 8 est équipé d'un tuyau 15, de faible diamètre, relié ä un point haut du sas 8, qui est destiné ä surveiller le remplissage du sas 8.
Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante.
On alimente le sas 8 en liquide de refroidissement, par les conduites 9, 10. Le liquide de refroidissement s'écoule du sas 8 par les orifices d'entrée 11 et de sortie 12, ainsi que par le tuyau 15. On règle le débit d'alimentation, de telle façon que le sas soit en permanence rempli de liquide de refroidissement, ce que l'on vérifie par la présence d'un écoulement au tuyau 15. On introduit alors la barre 1, provenant d'un laminoir (non représenté) et se déplaçant dans le sens de la flue- che 2, dans l'embout 14,13 parcouru, ä contre-courant, par le liquide de refroidissement s'échappant du sas 8.
La barre 1 traverse ainsi successivement le sas 8 rempli de liquide de refroidissement provenant des conduites 9,10, puis la tête 4
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et l'unité tubui ire 3 qui sont remplis cu liquide de refroi.dissemen rourni par la fene annulaire 6.
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L'écoulement de liquide de refroidissement'a travers l'embout 13,14, ä contre-courant par rapport au sens de défilement de la barre 1, empeche toute entrée d'air entrain par la'barre.
En outre, le raccordement étanche ä l'air entre le 8 et la tête 4 assure qu'il ne se produit aucune pénétration d'air en cet endroit, il faut noter que cette étanchéité ä l'air entre la - tete 4-et le sas. 8 ne doit pas nécessairement être absolue, mais qu'elle peut être assurée par un faible courant de fuite de liquide de refroidissement, en raison de la pression régnant ä l'intérieur de la tete 4 et du sas 8.
La barre 1 est donc en contact, des son extreme pointe, avec le liquide de refroidissement et non avec un mélange de liquide et d'air entraîné, ce qui assure le refroidissement désiré sur toute la longueur de la barre.
Il ne sortirait évidemment pas du cadre de l'invention d'équi- per d'un dispositif tel qu'un sas 8, toutes les unités tubulaires telles que 3 d'une installation de refroidissement de pro- -duits longs en défilement, ou seulement une partie de celles-
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ci.
De meme, il va de soi que l'emploi du dispositif de l'invention n'est pas limité à une unité tubulaire du type représenté, ä titre d'exemple, dans la figure annexée, mais qu'il s'étend également ä tout autre type d'unité tubulaire, par exemple aux unités comprenant deux tubes coaxiaux dont le tube intérieur est percé d'orifices permettant l'arrosage de la barre.
Enfin, la présente invention couvre également toute installation comprenant plusieurs unités tubulaires successives de re-
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froidissemenc, dans laquelle au moins une des dices unites tnhuLaiesasequipeec'undes isposiifsdecrisdansLapr sente demande de brevet.