EP0013218B1 - Installation de chauffage par induction de produits métallurgiques plats - Google Patents

Installation de chauffage par induction de produits métallurgiques plats Download PDF

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EP0013218B1
EP0013218B1 EP79401023A EP79401023A EP0013218B1 EP 0013218 B1 EP0013218 B1 EP 0013218B1 EP 79401023 A EP79401023 A EP 79401023A EP 79401023 A EP79401023 A EP 79401023A EP 0013218 B1 EP0013218 B1 EP 0013218B1
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces
    • H05B6/103—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor
    • H05B6/104—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces multiple metal pieces successively being moved close to the inductor metal pieces being elongated like wires or bands

Definitions

  • the subject of the present invention is an installation for the induction heating of metallurgical products according to the preamble of claim 1.
  • Document DE-A-1 176 773 discloses an oven of this type which includes a coil-shaped inductor and transport means which, in order not to pass through the coil, comprise at least one frame with two rails extending beyond ends of the coil driven in a cyclic movement and cooperating with fixed rails or belonging to a second frame.
  • This provision has many limitations. It only allows the treatment of small products, because the frame is only supported at its ends. It is only applicable to products having a length and a height of the same order, the coil having to be roughly circular for the field to be homogeneous. It is not adaptable to the height of the products, the fractions of the coil being fixed relative to each other.
  • the oven according to document FR 2 328 170 is similar to the previous one, the first frame having a longitudinal reciprocating movement and cooperating with support rods passing through the coil and driven in a vertical reciprocating movement.
  • This oven has the same drawbacks as the previous one. In addition, it requires two mobile mechanisms and the support rods must remain small in order not to create field heterogeneities.
  • the present invention aims to provide an installation of this type that better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that the above drawbacks are eliminated and in that the installation makes it possible to treat flat metallurgical products of very large dimensions, such as slabs, continuously.
  • the installation shown schematically in Figures 1 and 2 is intended for the treatment of slabs.
  • the oven proper of which only a fraction is shown in FIG. 1, is associated with a feed table 10 with side members and a table with unloading rollers 12 on which the slabs are brought by pinch rollers 11.
  • Several ovens can obviously be arranged side by side, the roller tables 12 of all the ovens supplying the same distribution carriage to the rolling mills circulating on paths transverse to the furnace.
  • the products circulate in the oven in the direction of their great length.
  • the oven 9 advantageously comprises an envelope tunnel 13 intended to limit losses thermal.
  • the lower part of the envelope 13 can constitute a deck 14.
  • the casing 13 contains two inductors 16 and 17 intended to provide sliding electric fields in the longitudinal direction of the furnace.
  • the lower inductor 17 is fixed and carried by the platform 14. It is located below the path traveled by the slabs 15. It is protected from the heat radiated by these slabs by an insulating lining 18, for example made of refractory bricks.
  • the inductor 16, which can be suspended from the envelope or carried by tie rods passing through it, has a similar constitution.
  • the suspension tie rods are advantageously carried by a mechanism making it possible to modify the height of the inductor 16, so as to give the air gap between the inductor 16 and the product 15, an optimal value.
  • the oven is provided with means for supporting the advancement of the slabs 15.
  • these means are constituted by a crawl-type conveyor of conventional constitution.
  • This conveyor comprises fixed support feet 19 carried by the platform 14 and distributed longitudinally at sufficiently close intervals to avoid any bending of the slabs.
  • It also has movable feet 20 fixed to a spar 21 placed under the tunnel envelope and to which a mechanism, not shown, allows the movement indicated by the arrow f in FIG. 1 to be imparted and the reverse movement. It can be seen that the movable feet 20 make it possible to advance the slab step by step with a determined advance step.
  • the feet 20 and 19 being in contact with the products at high temperature must be made of suitable material. In practice, materials at least partially non-magnetic will advantageously be used in the portion of the oven where the temperature does not reach the Curie point. It will often be convenient to constitute these feet, throughout the length of the furnace, in refractory material at least in the part in contact with the products 1 5.
  • the inductors 16 and 17 Despite the thermal insulation of the inductors 16 and 17, it will often be necessary to cool them. For this, it will be possible for example to provide the upper inductor 16 with a network of circulation tubes of a refrigerant which penetrates through the casing and leaves it by conduits 22. A pulsed suction may be provided to evacuate the hot air above the inductor 17 in a pulsed manner. This suction will at the same time eliminate any scale that may have formed.
  • the envelope tunnel 13 will usually be made of sheet metal internally lined with refractory. It could constitute an enclosure the sealing of which is sufficient to maintain in the oven the conditioning atmosphere necessary for the treatment of certain special steels.
  • Support devices other than the pilgrim pitch conveyor shown in FIGS. 1 and 2 can be used.
  • the support means consist of two rows of discs 20a of which only the upper parts pass through the lower inductor 17a.
  • the discs 20a are wedged in pairs on drive shafts 21a placed below the tunnel and, consequently, are shielded from the action of the high temperatures prevailing in the oven.
  • the drive mechanisms of the shafts are advantageously provided to make it possible to give the discs a back-and-forth movement in the event of the rolling stop leading to the products remaining in place, in order to avoid any deformation.
  • the control mechanisms of the rollers 20a situated in the terminal part of the oven are, for their part, advantageously provided for discharging the products, after heating, at high speed, which makes it possible to dispense with the pinch rollers 11 or organs of other types necessary in most cases for extraction.
  • the length of the oven is used in full, so that it can be reduced; the products remain permanently flat; the thermal efficiency can be very high given the adjustment possibilities which do not exist in the case of induction furnace with annular inductors; the heating curves can be perfectly adapted to the different shades of metal to be treated.

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Description

  • La présente invention a pour objet une installation de chauffage par induction de produits métallurgiques suivant le préambule de la revendication 1.
  • Le document DE-A-1 176 773 fait connaître un four de ce type qui comporte un inducteur en forme de bobine et des moyens de transport qui, pour ne pas traverser la bobine, comprennent au moins un cadre à deux rails s'étendant audelà des extrémités de la bobine animé d'un mouvement cyclique et coopérant avec des rails fixes ou appartenant à un second cadre.
  • Cette disposition présente de nombreuses limitations. Elle ne permet de traiter que des produits de petites dimensions, du fait que le cadre n'est supporté qu'à ses extrémités. Elle n'est applicable qu'à des produits ayant une longueur et une hauteur du même ordre, la bobine devant être à peu près circulaire pour que le champ soit homogène. Elle n'est pas adaptable à la hauteur des produits, les fractions de la bobine étant fixes les unes par rapport aux autres.
  • Le four suivant le document FR 2 328 170 est similaire au précédent, le premier cadre ayant un mouvement de va-et-vient longitudinal et coopérant avec des tiges supports traversant la bobine et animées d'un mouvement de va-et-vient vertical. Ce four présente les mêmes inconvénients que le précédent. Au surplus, il exige deux mécanismes mobiles et les tiges supports doivent rester de petites dimensions pour ne pas créer des hétérogénéités de champ.
  • La présente invention vise à fournir une installation de ce type répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce que les inconvénients ci-dessus sont écartés et en ce que l'installation permet de traiter des produits métallurgiques plats de très grandes dimensions, tels que des brames, de façon continue.
  • Ce résultat est atteint grâce aux dispositions définies dans la partie caractérisante de la revendication 1. Les avantages obtenus sont notamment les suivants: des produits très larges et très lourds peuvent être traités, du fait que les inducteurs sont plats et horizontaux, parallèles aux grandes faces des produits. Les produits reposent par gravité sur les supports à une distance de l'inducteur inférieur qui est constante et peut être choisie à la valeur optimale. Les deux inducteurs étant indépendants, leur distance peut être ajustée à l'épaisseur de la pièce et celle-ci peut être très inférieure à la largeur. Les moyens de transport peuvent traverser l'inducteur inférieur sans difficultés, les bobinages présentant des parties longues parallèles à la longueur du four, c'est-à-dire au sens du déplacement.
  • Il a déjà été proposé des inducteurs plats, mais pour traiter des pièces sur chant (FR-A 2 339 316) ou en posant le produit sur l'inducteur inférieur après avoir soulevé l'inducteur supérieur (brevet GB 1 513 241). Jamais l'homme du métier n'a envisagé de déplacer sur plat des produits métallurgiques de grande largeur, tels que des brames, vraisemblablement du fait qu'il lui semblait impossible de le faire par suite de l'importance des masses à soulever et déplacer à partir de moyens traversant longitudinalement le four et de la nécessité de points d'appui rapprochés pour les produits, sauf dans les zones où ils sont très chauds et donc présentent une failbe résistance à la flexion.
  • L'inventeur a conçu une disposition permettant de surmonter ce que l'homme du métier semblait considérer comme une impossibilité, puisque la technique en était restée à un art antérieur représenté par des documents très anciens, tels que DE-A 1 176 773 remontant à 1954. Au surplus, cette approche a impliqué que l'inventeur apprécie les avantages qu'apporterait le déplacement des produits métallurgiques plats de grands taille dans un four à induction en continu de dimensions adaptées à celles des produits en maintenant ces derniers à plat.
  • L'Invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une installation qui en constitue un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels:
    • - la figure 1 est un schéma de principe, en coupe suivant un plan longitudinal, de l'ensemble de l'installation;
    • - la figure 2 est une coupe schématique suivant la ligne II-II de la figure 1 ;
    • la figure 3, similaire à la figure 2, montre une variante de réalisation.
  • Pour plus de clarté, l'échelle n'a pas été respectée sur les figures 1 à 3.
  • L'installation montrée schématiquement en figures 1 et 2 est destinée au traitement de brames. Le four proprement dit, dont seule une fraction est montrée sur la figure 1, est associé à une table d'alimentation 10 à longerons et une table à rouleaux de défournement 12 sur laquelle les brames sont amenées par des rouleaux pinceurs 11. Plusieurs fours peuvent évidemment être disposés côte à côté, les tables à rouleaux 12 de tous le les fours alimentant le même chariot de distribution aux laminoirs circulant sur des voies transversales au four. Dans l'installation décrité, les produits circulent dans le four dans la direction de leur grande longueur.
  • Le four 9 comporte avantageusement un tunnel enveloppe 13 destiné à limiter les pertes thermiques. La partie inférieure de l'enveloppe 13 peut constituer un platelage 14.
  • L'enveloppe 13 contient deux inducteurs 16 et 17 destinés à fournir des champs électriques glissants dans le sens longitudinal du four. L'inducteur inférieur 17 est fixe et porté par le platelage 14. Il est situé audessous du trajet parcouru par les brames 15. Il est protégé de la chaleur rayonnée par ces brames par un garnissage isolant 18, par exemple en briques réfractaires. L'inducteur 16, qui peut être suspendu à l'enveloppe ou porté par des tirants traversant celle- ci, a une constitution similaire. Les tirants de suspension sont avantageusement portés par un mécanisme permettant de modifier la hauteur de l'inducteur 16, de façon à donner à l'entrefer entre l'inducteur 16 et le produit 15, une valeur optimale.
  • Le four est muni de moyens de supportât d'avancement des brames 15. Dans le mode de réalisation illustré en figures 1 et 2, ces moyens sont constituès par un convoyeur à pas de pélerin de constitution classique. Ce convoyeur comporte des pieds supports fixes 19 portés par le platelage 14 et répartis longitudinalement à intervalles suffisamment rapprochés pour éviter toute flexion des brames. Il comporte encore des pieds mobiles 20 fixés à un longeron 21 placé sous l'enveloppe tunnel et auquel un mécanisme, non représenté, permet d'imprimer le mouvement indiqué par la flèche f sur la figure 1 et le mouvement inverse. On voit que les pieds mobiles 20 permettent d'avancer pas à pas la brame avec un pas d'avance déterminé.
  • Les pieds 20 et 19 étant en contact avec les produits à haute température doivent être constitués en matériau approprié. Dans la pratique, on utilisera avantageusement des matériaux au moins en partie non magnétiques dans la portion du four où la température n'atteint pas le point de Curie. Il sera souvent commode de constituer ces pieds, dans toute la longueur du four, en matériau réfractaire au moins dans la partie en contact avec les produits 1 5.
  • Lorsque les produits à traiter sont des produits métallurgiques courants, dont la largeur ne dépasse guère deux mètres, il suffit de deux files longitudinales. de pieds 20 écartées par exemple de un mètre. Etane donné que la résistance à la flexion et au fluage des produits métallurgiques diminue lorsque la température augmente, il sera souvent avantageux de réduire l'intervalle entre deux pieds successifs dans les zones les plus chaudes: on peut par exemple utiliser un écartement de plusieurs mères dans la zone d'entrée du four où le métal est à température modérée, et descendre jusqu'à une valeur de l'ordre du mètre dans les zones les plus chaudes.
  • En dépit du calorifugeage des inducteurs 16 et 17, il sera souvent nécessaire de les refroidir. Pour cela, on pourra par exemple munir l'inducteur supérieur 16 d'un réseau de tubes de circulation d'un réfrigérant qui pénètre à travers l'enveloppe et en sort par des conduits 22. Une aspiration pulsée pourra être prévue pour évacuer l'air chaud au-dessus de l'inducteur 17 de façon pulsée. Cette aspiration permettra en même temps d'éliminer la calamine éventuellement formée. Le tunnel enveloppe 13 sera habituellement constitué en tôle doublée intérieurement de réfractaire. Il pourra constituer une enceinte dont l'étanchété est suffisante pour maintenir dans le four l'atmosphère de conditionnement nécessaire au traitement de certains aciers spéciaux.
  • On peut utiliser des dispositifs de support autres que le convoyeur à pas de pélerin montré en figures 1 et 2. Dans la variante de réalisation montrée en figure 3 (où les organes correspondant à ceux des figures 1 et 2 portent le même numéro de référence affecté de l'indice a), les moyens de support sont constituès par deux files de disques 20a dont seules les parties supérieures traversent l'inducteur inférieur 17a. Les disques 20a sont calés par paire sur des arbres d'entraînement 21a placés au-dessous du tunnel et, en conséquence, sont soustraits à l'action des hautes températures qui règnent dans le four.
  • Les mécanismes d'entraînement des arbres sont avantageusement prévus pour permettre de donner aux disques un mouvement de va-et-vient en cas d'arrêt du laminage conduisant à laisser séjourner les produits en place, afin d'éviter toute déformation. Les mécanismes de commande des rouleaux 20a situés dans la partie terminale du four sont, de leur côté, avantageusement prévus pour évacuer les produits, après chauffage, à vitesse élevée, ce qui permet de se dispenser des rouleaux pinceurs 11 ou des organes d'autres types nécessaires dans la plupart des cas à l'extraction.
  • Les avantages de l'installation apparaissent immédiatement: la longueur du four est utilisée en totalité, de sorte qu'elle peut être réduite; les produits restent en permanence à plat; le rendement thermique peut être très élevé étant donné les possibilités de réglage qui n'existent pas dans le cas de four à induction à inducteurs annulaires; les courbes de chauffage peuvent être parfaitement adaptées aux différentes nuances de métal à traiter.
  • A titre d'exemple, on peut indiquer qu'il suffit de trois installations du genre défini ci-dessus pour alimenter en brames de 250x 1500 mm, de 14 m de longueur unitaire, un train de laminoirs continus à bande produisant 6 000 000 de tonnes par an. Chacune des trois installations demande une puissance installée de l'ordre de 100 MW. Pour les brames d'épaisseur courante de 250 mm environ, les inducteurs peuvent être alimentés à la fréquence du réseau.

Claims (9)

1. Installation de chauffage par induction de produits métallurgiques, comportant un tunnel muni de moyens de chauffage par induction électrique des produits disposés le long du tunnel et des moyens d'avancement progressif des produits le long du tunnel et de support de ce ces produits indépendamment des moyens de chauffage, caractérisée en ce que les moyens de chauffage comprennent un inducteur plan (16) placé au-dessus du trajet des produits et un inducteur plan (17) placé au-dessous du trajet et traversé par les organes mobiles (20 ou 20a) des moyens d'avancement assurant l'avancement longitudinal des produits et destinés à recevoir sur plat des produits métallurgiques de grande largeur (15), tels que des brames.
2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les inducteurs plans sont des inducteurs polyphasès.
3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur de l'inducteur (16) placé au-dessus du trajet du produit est seule réglable.
4. Installation suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de support ou d'avancement sont constituès par un convoyeur à pas de pélerin supportant les produits par des pieds (20) traversant l'inducteur (15) placé au-dessous du trajet des produits.
5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les pieds sont commandés par un mécanisme (21 ) situé hors du tunnel.
6. Installation suivant la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les pieds sont constitués au moins- partiellement de matériau réfractaire non magnétique.
7. Installation suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de support et d'avancement sont constitués par des disques traversant l'inducteur placé au-dessous du trajet des produits et calés sur des arbres d'entraînement placés au-dessous du tunnel.
8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de support (20, 20a) sont disposés en deux files parallèles, symétriques par rapport au plan médian du tunnel, à un écartement longitudinal plus faible dans les zones où les produits sont à température plus élevée.
9. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est fractionnée en plusieurs sections successives, munies de moyens de régulation de température distincts commandant la puissance dissipée dans des fractions d'inducteurs occupant les sections successives.
EP79401023A 1978-12-22 1979-12-14 Installation de chauffage par induction de produits métallurgiques plats Expired EP0013218B1 (fr)

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