EP0058607A1 - Dispositif de refroidissement rapide et contrôlé dans un four de recuit en atmosphère neutre ou réductrice - Google Patents

Dispositif de refroidissement rapide et contrôlé dans un four de recuit en atmosphère neutre ou réductrice Download PDF

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EP0058607A1
EP0058607A1 EP82400237A EP82400237A EP0058607A1 EP 0058607 A1 EP0058607 A1 EP 0058607A1 EP 82400237 A EP82400237 A EP 82400237A EP 82400237 A EP82400237 A EP 82400237A EP 0058607 A1 EP0058607 A1 EP 0058607A1
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Fives Stein SA
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/561—Continuous furnaces for strip or wire with a controlled atmosphere or vacuum

Definitions

  • the present invention relates to the rapid and controlled cooling of a metal strip, in an annealing furnace in a neutral or reducing atmosphere.
  • Another technique also well known, consists in effecting a cooling by contact effect of the strip running continuously with a metal roller on which this strip is applied and which is cooled by a liquid.
  • This technique has the disadvantage, for a fixed winding of the strip around the cooled roller, of not making it possible to regulate the cooling rate. It is therefore necessary, in order to be able to maintain the final cooling temperature at a desired level, to vary the length of winding of the strip on the roller, which leads to complex mechanical arrangements, since the rollers and the strip to be cooled are located in a sealed enclosure relative to the outside.
  • the present invention proposes to provide a rapid and controlled cooling device in an annealing furnace in a neutral or reducing atmosphere, not having the drawbacks mentioned above of the techniques currently known.
  • This device essentially comprises a series of rollers cooled by liquid, arranged in the oven and on which the strip to be treated is applied, and it is characterized in that said rollers have a fixed position, so that the length of the arc winding of the strip around them does not vary during cooling, and in that there is provided, in front of each roller, a gas jet blowing means designed so as to project a gas jet perpendicular to the strip running continuously.
  • the regulation the final temperature of the strip leaving the device is ensured by varying the blowing speed of the jets striking this strip.
  • a protective gas is used in the jet blowing system, in any desired proportion.
  • each roller such as 14
  • a means of blowing by gas jets in front of each roller such as 14, a means of blowing by gas jets.
  • each of these means is constituted by a box, such as 18, provided with nozzles or slots ensuring a projection of gaseous jets 20 perpendicularly to the strip 10, over a length substantially close to that of the arc for winding the strip 10 around the cooled roller 14.
  • the passage of the strip being perfectly delimited in space, the geometry of the jets 20 can be chosen so as to give them greater cooling efficiency than that obtained with conventional cooling systems by blowing gaseous jets.
  • the gas blown through the nozzles or the slots in the boxes 18 is, after heat exchange with the strip, taken up by a line 22, to be sent to an exchanger 24 outside the installation, before being recycled, by the through a recirculation fan 26, in the blowing boxes 18.
  • the final temperature of the strip 10 leaving the device is regulated by varying the blowing speed of the gaseous jets striking the strip. This variation can extend from a value equal to zero up to the maximum value made possible by the characteristics of the recirculation fan 26.

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Abstract

Dispositif de refroidissement rapide et contrôlé d'une bande métallique dans un four de recuit en atmosphère neutre ou réductrice, qui comprend une série de rouleaux refroidis par circulation de liquide et sur lesquels s'applique la bande en défilement continu, ce dispositif étant caractérisé en ce que lesdits rouleaux (14) ont une position fixe de manière que la longueur de l'arc d'enroulement de la bande (10) sur les rouleaux ne varie pas au cours du refroidissement, et en ce qu'on prévoit, en regard de chaque rouleau, un moyen de soufflage par jets de gaz de façon à projeter un jet gazeux (20) perpendiculairement à la bande.

Description

  • La présente invention est relative au refroidissement rapide et contrôlé d'une bande métallique, dans un four de recuit en atmosphère neutre ou réductrice.
  • On sait que, dans certaines opérations de recuit de bandes métalliques, on cherche à obtenir des pentes de refroidissement élevées, afin d'assurer au métal les propriétés mécaniques finales désirées. Ces pentes de refroidissement élevées peuvent être obtenues principalement par les trois techniques de refroidissement suivantes
    • 1 - par soufflage de jets de gaz sur la bande ;
    • 2 - par soufflage de jets de gaz chargé de particules d'eau;
    • 3 - par projection de jets d'eau.
  • Seule, la première de ces trois techniques permet d'obtenir simultanément la régulation voulue de la vitesse de refroidissement et la préservation de la surface du métal de toute oxydation. Cependant, cette technique de refroidissement par soufflage de jets de gaz ne permet pas d'attein- dre des niveaux suffisamment élevés de coefficients d'échange.
  • Une autre technique, également bien connue, consiste à effectuer un refroidissement par effet de contact de la bande en défilement continu avec un rouleau métallique sur lequel s'applique cette bande et qui est refroidi par un liquide. Cette technique présente l'inconvénient, pour un enroulement fixe de la bande autour du rouleau refroidi, de ne pas permettre de réguler la vitesse de refroidissement. Il est donc nécessaire, pour pouvoir maintenir à un niveau désiré la température finale de refroidissement, de faire varier la longueur d'enroulement de la bande sur le rouleau, ce qui conduit à des dispositions mécaniques complexes, étant donné que les rouleaux et la bande à refroidir sont situés dans une enceinte étanche par rapport à l'extérieur.
  • D'autre part, lorsque les angles d'enroulement de la bande sur les rouleaux refroidis deviennent faibles, des problèmes de guidage et d'uniformité de contact avec le rouleau et la bande peuvent surgir, ce qui nuit à l'efficacité du dispositif.
  • La présente invention se propose d'apporter un dispositif de refroidissement rapide et contrôlé dans un four de recuit en atmosphère neutre ou réductrice, ne présentant pas les inconvénients cités ci-dessus des techniques actuellement connues.
  • Ce dispositif comprend essentiellement une série de rouleaux refroidis par liquide, disposés dans le four et sur lesquels s'applique la bande à traiter, et il est caractérisé en ce que lesdits rouleaux ont une position fixe, de manière que la longueur de l'arc d'enroulement de la bande autour d'eux ne varie pas au cours du refroidissement, et en ce qu'on prévoit, en face de chaque rouleau, un moyen de soufflage par jets de gaz conçu de façon à projeter un jet gazeux perpendiculairement à la bande en défilement continu.
  • Selon une caractéristique de cette invention, la régulation de la température finale de la bande quittant le dispositif est assurée en faisant varier la vitesse de soufflage des jets frappant cette bande.
  • Selon une autre caractéristique de cette invantion, on utilise un gaz protecteur dans le système de soufflage par jets, selon toute proportion voulue.
  • D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé, dont la figure unique est une vue schématique, en élévation latérale et en coupe verticale, d'un dispositif selon cette invention, selon un mode de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif.
  • En se référant au dessin, on voit en 10 la bande se déplaçant de façon continue dans l'enceinte 12 du four de recuit. Cette bande 10 s'applique contre des rouleaux tels que 14, refroidis par circulation de fluide 16, par exemple de l'eau ou un fluide thermique approprié. Les rouleaux refroidis 14 ont une position fixe, c'est-à-dire que la longueur de l'arc d'enroulement de la bande ne varie pas en cours de fonctionnement.
  • Selon l'invention, on prévoit, en face de chaque rouleau tel que 14, un moyen de soufflage par jets de gaz. Dans cet exemple de réalisation non limitatif, chacun de ces moyens est constitué par un caisson, tel que 18, muni d'ajutages ou de fentes assurant une projection de jets gazeux 20 perpendiculairement à la bande 10, sur une longueur sensiblement voisine de celle de l'arc d'enroulement de la bande 10 autour du rouleau refroidi 14. Le passage de la bande étant parfaitement délimité dans l'espace, la géométrie des jets 20 peut être choisie de façon à leur conférer une plus grande efficacité de refroidissement que celle obtenue avec les systèmes classiques de refroidissement par soufflage de jets gazeux.
  • Le gaz soufflé à travers les ajutages ou les fentes des caissons 18 est, après échange thermique avec la bande, repris par une conduite 22, pour être envoyé dans un échangeur 24 extérieur à l'installation, avant d'être recyclé, par l'intermédiaire d'un ventilateur de recirculation 26, dans les caissons de soufflage 18.
  • Comme on le comprend, le refroidissement de la bande 10 comporte deux modes ou parties :
    • a - une partie fixe, assurée par le contact de cette bande avec les rouleaux refroidis 14 ; et
    • b - une partie variable, assurée par la projection de jets gazeux au travers des caissons de soufflage 18.
  • La régulation de la température finale de la bande 10 quittant le dispositif est assurée par la variation de la vitesse de soufflage des jets gazeux venant frapper la bande. Cette variation peut s'étendre depuis une valeur égale à zéro jusqu'à la valeur maximale rendue possible par les caractéristiques du ventilateur de recirculation 26.
  • Parmi les avantages apportés par le dispositif selon l'invention, on peut citer notamment :
    • - la possibilité de raccourcir la longueur de l'installation par rapport à un système comportant uniquement un refroidissement par rouleaux ;
    • - une grande souplesse, qui est fonction des performances relatives des deux modes de refroidissement mis en oeuvre : elle peut se situer entre 1/2 et 2/3 ; r
    • - l'obtention de pentes de refroidissement élevées qui, pour une bande ayant une épaisseur de 1 mm, se situent entre 40 et 100°C/sec. ;
    • - la possibilité d'utiliser un gaz protecteur quelconque dans le moyen de soufflage de jets gazeux (caissons 18), tel que notamment, H2 + N2, en toute proportion, et d'employer différents fluides (eau, fluide thermique, d'où possibilité de récupération d'énergie), pour assurer le refroidissement des rouleaux 14.
  • Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté, mais qu'elle en englobe toutes les variantes.

Claims (5)

1. Dispositif de refroidissement rapide et contrôlé d'une bande métallique dans un four de recuit en atmosphère neutre ou réductrice, qui comprend une série de rouleaux refroidis par circulation de liquide et sur lesquels s'applique la bande en défilement continu, ce dispositif étant caractérisé en ce que lesdits rouleaux (14) ont une position fixe de manière que la longueur de l'arc d'enroulement de la bande (10) sur les rouleaux ne varie pas au cours du refroidissement, et en ce qu'on prévoit, en regard de chaque rouleau, un moyen de soufflage par jets de gaz de façon à projeter un jet gazeux (20) perpendiculairement à la bande.
2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de soufflage sont constitués par des caissons (18) munis d'ajutages ou de fentes de soufflage.
3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz soufflé sur la bande est repris pour être envoyé dans un échangeur (24) avant d'être recyclé dans lesdits caissons (18) par l'intermédiaire d'un ventilateur de recirculation (26).
4. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation de la température finale de la bande (10) quittant le dispositif est assurée en faisant varier la vitesse de soufflage des jets (20)"frappant cette bande.
5. Dispositif de refroidissement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise un gaz protecteur dans le système de soufflage par jets gazeux, selon toute proportion voulue.
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