EP0021884B1 - Installation de refroidissement de produits longs en défilement - Google Patents

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EP0021884B1
EP0021884B1 EP19800400740 EP80400740A EP0021884B1 EP 0021884 B1 EP0021884 B1 EP 0021884B1 EP 19800400740 EP19800400740 EP 19800400740 EP 80400740 A EP80400740 A EP 80400740A EP 0021884 B1 EP0021884 B1 EP 0021884B1
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EP
European Patent Office
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product
roller
cooling
cooling tube
motion
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Expired
Application number
EP19800400740
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German (de)
English (en)
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EP0021884A1 (fr
Inventor
Françis Bertolotti
Jean-Claude Daverio
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Original Assignee
Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B21B45/0215—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes
    • B21B45/0224—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for wire, rods, rounds, bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/006—Pinch roll sets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/163—Rolling or cold-forming of concrete reinforcement bars or wire ; Rolls therefor

Definitions

  • the invention relates to an installation for cooling long moving products. It relates more particularly to the entrainment of these products during the cooling to which they are subjected after rolling.
  • German patent application DOS No. 2,539,422 is an installation comprising a line of tubular boxes filled with a coolant through which the product to be cooled passes, the boxes being separated from each other by rollers ensuring the product drive.
  • the current trend is to use more efficient cooling devices consisting essentially of a cooling tube, in which the product is not immersed in a static body of water, but surrounded by a blade. water circulating at high speed parallel to the product.
  • the tube is equipped at one end with a water supply head and at the other with a separator to dissociate the product from its liquid envelope. It is thus possible, for products of relatively large diameter, made of weldable low carbon steel, to follow a cooling law fast enough for the mechanical characteristics obtained to make subsequent work hardening unnecessary.
  • the object of the present invention is precisely to remedy this drawback. More specifically, the invention proposes to provide a solution to the problem which consists in being able to equip a water-blade cooling tube with a device for driving the product to be cooled without, however, adversely affecting the movement of the product, nor to the circulation of the water layer, or to the tightness of the assembly.
  • the subject of the invention is an installation for cooling long products in movement surrounded by a cooling liquid envelope comprising a cooling tube provided at one of its ends with a coolant supply head. and, at the other end, a separator for dissociating the product from its liquid envelope, installation in which the cooling tube is equipped with at least one roller drive device for the product, characterized in that the roller is mounted horizontally in a box provided, on the one hand, with two connections connected to the cooling tube and respectively defining an inlet and an outlet of the box to allow the passage of the product in a straight line through this box and, on the other hand, a cover whose inner face shaped as a semi-circular channel defines with the roller a passage for the product and the liquid envelope which surrounds it, and in that, relative to the s ens of movement of said product, the inlet connector has a cylindrical passage followed by a convergent and the outlet connector has a cylindrical passage preceded by a convergent.
  • the drive device characteristic of the invention essentially consists of a roller 1 placed inside a sealed box 2 and rotated by a motor 3.
  • the box consists of a bottom 4, two walls side 5 and 6 and a cover 7.
  • the roller 1 is mounted on an axis 8 carried by two rolling bearings 9 and 10 disposed respectively in the side walls 5 and 6.
  • the end of the axis carried by the bearing 10 crosses the wall 6 and is connected to the motor 3 which ensures the rotation of the assembly, at the chosen speed, in the direction of travel of the product.
  • the latter has not been shown, so as not to overload the figures, but its direction of travel is indicated by an arrow in FIG. 2.
  • the other end of the axis 8 is protected by a cover 11 fixed to the wall 5 by screws such as 12.
  • Two pieces of elastic material 13 and 14 respectively provide a flexible connection between the axis 8 and the walls 5 and 6.
  • the cover 7 has a semi-cylindrical recess 15 intended to serve as a passage for the product.
  • This cover 7 is connected to the cooling tube, as can be seen in FIG. 2, by two tubular ends 16 and 17.
  • the end piece 16 In the direction of travel of the product, the end piece 16 has a first cylindrical passage extended by a converging part and the end piece 17 has a cylindrical passage preceded by a converging part in order to facilitate the introduction and the exit of the product into the device.
  • the cover 7 is fixed to the side walls by screws such as 18.
  • An annular groove 19 is formed on the periphery of the roller 1 in order to ensure better contact with the product.
  • the latter accompanied by its liquid envelope therefore penetrates through the nozzle 16, comes into contact with the roller and exits through the nozzle 17 at higher speed.
  • the passage delimited by the recess 15 and the groove 19 is less than the inside diameter of the cooling tube to allow the device to perform its centering function.
  • Part of the liquid envelope therefore passes through the space delimited by the roller 1 and the bottom 4 of the box. O-rings are provided wherever their presence is necessary to ensure the tightness of the assembly.
  • the roller can in particular be of elliptical section in order to give the product a lateral movement to destabilize the vapor films which may possibly form.
  • provision can be made to have blades at the ends of the groove in order to prevent water from stagnating at the bottom of the box.
  • the number and position of the devices according to the invention is not limited: they can replace a single centering device, this may be sufficient in certain cases to keep the speed constant, some or all of these devices.
  • the rollers can be placed under the product as in the example described, in staggered rows, one below followed by another above, in order to obtain a straightening effect. Two superimposed rollers can be placed in the same box, the product passing between the two. Finally, some or all of the rollers are not necessarily driven by a motor, their passive role then being identical to that played by the rollers with which conventional cooling installations are provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rollers For Roller Conveyors For Transfer (AREA)

Description

  • L'invention concerne une installation de refroidissement de produits longs en défilement. Elle a trait plus particulièrement à l'entraînement de ces produits lors du refroidissement auquel ils sont soumis après laminage.
  • Les produits longs, notamment les barres et les ronds à béton, à la sortie des cages finisseuses, subissent un refroidissement contrôlé destiné à leur conférer la structure et les caractéristiques mécaniques souhaitées. Ce traitement thermique est effectué sur les produits en défilement, leur entraînement étant généralement assuré par de simples rouleaux. Lorsque le refroidissement est effectué par aspersion d'eau au moyen de rampes de pulvérisation disposées au-dessus des produits, les rouleaux sont en nombre suffisant et régulièrement espacés et ils permettent au produit de conserver une vitesse élevée pendant toute la traversée de l'installation de refroidissement.
  • On connait également, par la demande de brevet allemand DOS n° 2 539 422, une installation comprenant une ligne de caissons tubulaires remplis d'un liquide de refroidissement traversé par le produit à refroidir, les caissons étant séparés entre eux par des galets assurant l'entraînement du produit.
  • Celui-ci passe ainsi d'un caisson au suivant sans que des moyens de communication étanche à l'eau soient prévus entre deux caissons consécutifs à l'endroit des galets.
  • En fait, dans des installations de ce type, l'étanchéité n'est pas un problème crucial car, bien que renouvelée en permanence, la masse d'eau de chaque caisson reste pratiquement immobile par rapport au produit en défilement de sorte que les seules fuites d'eau, au demeurant très minimes, correspondent à la fraction de liquide entraîne hors des caisson par le produit en défilement.
  • En revanche, la tendance actuelle est d'employer des dispositifs de refroidissement plus efficaces constitués essentiellement d'un tube de refroidissement, dans lequel le produit est non pas en immersion dans une masse d'eau statique, mais entouré d'une lame d'eau circulant à grande vitesse parallèlement au produit. Le tube est équipé à l'une de ses extrémités d'une tête d'alimentation en eau et à l'autre d'un séparateur pour dissocier le produit de son enveloppe liquide. On peut ainsi, pour des produits de diamètre relativement grand, en acier soudable à bas carbone, suivre une loi de refroidissement suffisamment rapide pour que les caractéristiques mécaniques obtenues rendent non nécessaire un écrouissage ultérieur.
  • Toutefois, pendant la traversée du tube, le produit ne peut plus être en contact avec les rouleaux, comme c'était le cas dans les installations munies de rampes d'aspersion, et dans certains cas, sa vitesse peut décroître de façon sensible.
  • La présente invention a précisément pour but de remédier à cet inconvénient. Plus précisément, l'invention se propose d'apporter une solution au problème qui consiste à pouvoir équiper un tube de refroidissement par lame d'eau d'un dispositif d'entraînement du produit à refroidir sans nuire pour autant au défilement du produit, ni à la circulation de la lame d'eau, ni à l'étanchéité de l'ensemble.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une installation de refroidissement de produits longs en défilement entourés d'une enveloppe liquide de refroidissement comprenant un tube de refroidissement pourvu à l'une de ses extrémités d'une tête d'alimentation en liquide refroidissant et, à l'autre extrémité, d'un séparateur pour dissocier le produit de son enveloppe liquide, installation dans laquelle le tube de refroidissement est équipé d'au moins un dispositif d'entraînement à galet pour le produit caractérisée en ce que le galet est monté à l'horizontale dans un caisson pourvu, d'une part, de deux raccords reliés au tube de refroidissement et définissant respectivement une entrée et une sortie du caisson pour permettre le passage du produit en ligne droite au travers de ce caisson et, d'autre part, d'un couvercle dont la face intérieure conformée en canal semi-circulaire définit avec le galet un passage pour le produit et l'enveloppe liquide qui l'entoure, et en ce que, par rapport au sens de défilement dudit produit, le raccord d'entrée présente un passage cylindrique suivi d'un convergent et le raccord de sortie présente un passage cylindrique précédé d'un convergent.
  • Les revendications dépendantes concernent des variantes possibles de l'objet de la revendication 1.
  • Comme on le comprend, si la vitesse de défilement du produit varie au cours de son passage dans le tube de refroidissement, la loi de refroidissement suivie n'est pas partout la même et il en résulte une hétérogénéité de la structure et, par conséquent, des caractéristiques mécaniques le long du produit. Tant que le produit est en prise dans les cages finisseuses, sa vitesse reste constante, voisine de celle de rotation des cylindres. Une fois sorti de la dernière cage, sa vitesse décroît, mais tant que son extrémité repose sur un nombre suffisant de rouleaux, son entraînement est assuré et la diminution de vitesse est peu génante. Par contre, lorsque seule une portion de faible longueur subsiste en amont de l'entrée du tube de refroidissement, le freinage dû au frottement de la lame d'eau, même lorsque le produit et l'eau circulent à co-courant, devient sensible. Il est donc apparu nécessaire au demandeur de disposer, dans l'installation de refroidissement, des dispositifs permettant de conserver au produit une vitesse uniforme.
  • Un autre phénomène cause des hétérogénéités locales de refroidissement et donc de structure: la venue en contact du produit avec les parois du tube de refroidissement. En effet, les produits, en particulier ceux d'assez fort diamètre, présentent une flèche suffisamment importante pour venir reposer sur le fond du tube. Pour y remédier, le demandeur a déjà proposé de disposer, à l'intérieur du tube de refroidissement, des dispositifs de centrage constitués essentiellement d'un élément tubulaire comportant un passage central de diamètre interne inférieur au diamètre interne du tube et présentant des canaux longitudinaux répartis autour du passage central. Afin d'éviter à la fois les hétérogénéités le long du produit et les hétérogénéités locales, le demandeur a donc été amené à disposer les dispositifs d'entraînement, non pas n'importe où dans l'installation, mais en remplacement de tout ou partie des dispositifs de centrage, leur conférant ainsi une double function.
  • L'invention sera de toutes façons bien comprise au vu de l'exemple qui va suivre, donné à titre purement illustratif, en référence aux planches de dessin annexées sur lesquelles:
    • - la figure 1 est une coupe transversale du dispositif selon l'invention,
    • - la figure 2 représente le même dispositif en coupe longitudinale.
  • La description sera faite en référence aux deux figures simultanément et les éléments identiques seront désignés par le même repère.
  • Le dispositif d'entraînement caractéristique de l'invention est essentiellement constitué par un galet 1 disposé à l'intérieur d'un caisson étanche 2 et mis en rotation par un moteur 3. Le caisson est constitué d'un fond 4, de deux parois latérales 5 et 6 et d'un couvercle 7. Le galet 1 est monté sur un axe 8 porté par deux paliers de roulement 9 et 10 disposés respectivement dans les parois latérales 5 et 6.
  • L'etrémité de l'axe portée par le roulement 10 traverse la paroi 6 et est reliée au moteur 3 qui assure la rotation de l'ensemble, à la vitesse choisie, dans le sens de défilement du produit. Ce dernier n'a pas été représenté, pour ne pas surcharger les figures, mais son sens de défilement est indiqué par une flèche sur la figure 2. L'autre extrémité de l'axe 8 est protégée par un capot 11 fixé sur la paroi 5 par des vis telles que 12. Deux pièces en matériau élastique 13 et 14 assurent respectivement une liaison souple entre l'axe 8 et les parois 5 et 6.
  • Le couvercle 7 présente un évidement semi-cylindrique 15 destiné à servir de passage au produit. Ce couvercle 7 est raccordé au tube de refroidissement, comme on peut le voir sur la figure 2, par deux embouts 16 et 17 tubulaires. Dans le sens de défilement du produit, l'embout 16 présente un passage d'abord cylindrique prolongé par une partie convergente et l'embout 17 présente un passage cylindrique précédé par une partie convergente afin de faciliter l'introduction et la sortie du produit dans le dispositif. Le couvercle 7 est fixé sur les parois latérales par des vis telles que 18.
  • Une gorge annulaire 19 est ménagée sur la périphérie du galet 1 afin d'assurer un meilleur contact avec le produit. Ce dernier, accompagné de son enveloppe liquide pénètre donc par l'embout 16, arrive en contact avec le galet et ressort par l'embout 17 à vitesse plus élevée. Le passage délimité par l'évidement 15 et la gorge 19 est de hauteur inférieure au diamètre intérieur du tube de refroidissement pour permettre au dispositif d'assurer sa fonction de centrage. Une partie de l'enveloppe liquide passe donc par l'espace délimité par le galet 1 et le fond 4 du caisson. Des joints toriques sont prévus partout où leur présence est nécessaire pour asssurer l'étanchéité de l'ensemble.
  • Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée, dans sa portée, à l'exemple décrit. Le galet peut notamment être de section elliptique afin de conférer au produit un mouvement latéral pour destabiliser les films de vapeur pouvant éventuellement se former. De même, on peut prévoir de disposer aux extrémités de la gorge des pales afin d'éviter que de l'eau ne stagne au fond du caisson.
  • Le nombre et la position des dispositifs selon l'invention n'est pas limité: ils peuvent remplacer un seul dispositif de centrage, cela peut suffire dans certains cas à conserver la vitesse constante, une partie ou la totalité de ces dispositifs. Les galets peuvent être placés sous le produit comme dans l'exemple décrit, en quinconce, l'un en-dessous suivi d'un autre au-dessus, afin d'obtenir un effet de dressage. Deux galets superposés peuvent être disposés dans le même caisson, le produit passant entre les deux. Enfin, une partie ou la totalité des galets ne sont pas nécessairement entraînée par un moteur, leur rôle passif étant alors identique à celui joué par les rouleaux dont sont munies les installations de refroidissement classiques.

Claims (5)

1. Installation de refroidissement de produits longs en défilement entourés d'une enveloppe liquide de refroidissement comprenant un tube de refroidissement pourvu à l'une de ses extrémités d'une tête d'alimentation en liquide refroidissant et, à l'autre extrémité, d'un séparateur pour dissocier le produit de son enveloppe liquide, installation dans laquelle le tube de refroidissement est équipé d'au moins un dispositif d'entraînement à galet pour le produit, caractérisée en ce que le galet (1) est monté à l'horizontale dans un caisson (2) pourvu, d'une part, de deux raccords (16, 17) reliés au tube de refroidissement et définissant respectivement une entrée et une sortie du caisson pour permettre le passage du produit en ligne droite au travers de ce caisson (2), et, d'autre part, d'un couvercle (7) dont la face intérieure conformée en canal semi-circulaire (15) définit avec le galet (1) un passage pour le produit et l'enveloppe liquide qui l'entoure, et en ce que, par rapport au sens de défilement dudit produit, le raccord d'entrée 16 présente un passage cylindrique suivi d'un convergent et le raccord de sortie 17 présente un passage cylindrique précédé d'un convergent.
2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le galet d'entraînement (1) est un galet à gorge (19) permettant un centrage latéral du produit en défilement.
3. Installation selon les revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que le galet (1) est relié à un moteur d'entraînement (3).
4. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la distance séparant le couvercle (7) du galet (1) est inférieure au diamètre intérieur du tube de refroidissement, de manière à assurer le centrage vertical du produit en défilement.
5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que plusieurs dispositifs d'entraînement du type considéré sont disposés en quinconce le long du tube de refroidissement.
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