EP0069618B1 - Continuous cooling method for thick sheets during rolling, and apparatus for carrying it out - Google Patents

Continuous cooling method for thick sheets during rolling, and apparatus for carrying it out Download PDF

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EP0069618B1
EP0069618B1 EP82401102A EP82401102A EP0069618B1 EP 0069618 B1 EP0069618 B1 EP 0069618B1 EP 82401102 A EP82401102 A EP 82401102A EP 82401102 A EP82401102 A EP 82401102A EP 0069618 B1 EP0069618 B1 EP 0069618B1
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EP
European Patent Office
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blank
cooling
rolling
line
rollers
Prior art date
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Application number
EP82401102A
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German (de)
French (fr)
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EP0069618A1 (en
Inventor
Claude Roger
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.)
USINOR SA
Original Assignee
Union Siderurgique du Nord et de lEst de France SA USINOR
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0069618A1 publication Critical patent/EP0069618A1/en
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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
    • B21B45/0233—Spray nozzles, Nozzle headers; Spray systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the cooling of blanks of heavy plate during rolling, as well as to a machine for its implementation.
  • the rolling can thus trade at a high temperature, favorable to certain metallurgical phenomena, such as the dissolution of certain components, also favorable to a rapid and economical transformation by taking advantage of the state of malleability of the metal linked to its temperature.
  • Rolling may continue in one or more other successive phases at decreasing temperatures, each adapted to phenomena such as recrystallization, transformation of the internal structure (thus for steel, part of the rolling may be carried out at a temperature close to that of the austenitic transformation) or the precipitation of various compounds.
  • this cooling is usually obtained in the open air by putting on standby in an annex post provided for this purpose, the blanks during rolling for a time necessary for this cooling or by using a fluid such as water, air, water vapor, or mixtures thereof, this fluid being sprayed at variable pressures over the entire surface of the blank to be cooled.
  • a disadvantage of these commonly used methods, both for cooling in ambient air and by spraying a fluid, is to cause significant differences in temperature between the different parts of the product and, in particular, this cooling has the effect of further cool the edges and ends of the blanks.
  • document DE-B2-2 235 063 describes a method and a cooling device, applied to different products (hot strips of small thickness), using ramps for spraying a cooling liquid. Means are also provided to be able to adjust the flow rate of the coolant.
  • the ramps project the liquid over the entire width of the sheet and even over a greater width and therefore does not make it possible to remedy the abovementioned drawbacks.
  • the subject of the invention is therefore a process for cooling blanks of heavy plate by running during rolling, in which certain areas of the blank are selectively cooled by spraying a cooling fluid using ramps arranged parallel to the surface of the blank and perpendicular to the direction of travel of the latter, characterized in that it consists in cooling only the central part of the surface of the blank, excluding the peripheral parts, the projection of the cooling fluid consisting of water sprayed by a pressurized gas being triggered respectively for each ramp, only after the passage of the front end of the blank and being stopped before the passage of the end rear of the blank in the direction of travel, and the useful projection length of each ramp being adjusted to be less than the dimension of the blank in a direction perpendicular to the travel.
  • the cooling is carried out on the roller line itself of the roller table of a rolling stand.
  • the cooling is carried out laterally to the line of rollers of the rolling table of a rolling stand, by transferring the blank out of this line, in a direction perpendicular to the axis of this line.
  • the cooling station can be placed in the line of the rollers between the rolling stands.
  • the first rolling phase is carried out on the first stand, the blank then passes through the accelerated cooling station, then, after the waiting time necessary to homogenize the temperature sufficiently between the surface and the interior of the blank, is sent to the second stand for the last rolling phase.
  • a cooling station placed laterally to the line of the rolling rollers makes it possible to carry out the operation of adjusting the temperature outside the rolling line and to reintegrate the blank in the rolling line at the time necessary for the chaining optimal operations.
  • the invention also relates to a machine allowing the implementation of the above process, comprising means for supporting and guiding the blank, as well as cooling means comprising as a set of ramps for projecting a fluid. cooling, parallel to each other and to the surface of the blank and arranged perpendicular to the direction of movement of the blank, characterized in that the spraying ramps of the coolant consisting of water sprayed by a pressurized gases, placed above and below the blank, can be concealed and controlled by passage and size detector of the blank, depending on the passage of the blank, so as not to cool the blank only on a central part of its surface, excluding peripheral parts.
  • Fig. 1 shows a cooling machine 1 according to the invention disposed laterally to a rolling line 2 comprising a rolling stand 3 in which is engaged a blank 4.
  • the blank 4 is driven on the roller table 5 to a position shown in 4a where it is then removed from the roller table to be directed in a direction perpendicular to the axis of the line of rollers and introduced into the cooling machine 1.
  • the means for transferring the blank 4a in the direction of the machine 1 in order to allow its introduction therein are constituted in the embodiment represented by a set of endless chains 6a, 6b, 6c, 6d, etc. embracing respectively two series of chain wheels 7a, 7b, 7c, etc. 8a, 8b, etc., which are integral with two shafts 9 and 10 mounted on a frame, not shown, which can be driven in a vertical translational movement represented by the arrow at 11.
  • the chains 6a, 6b, 6c, etc. are inserted between two rollers of the roller table 5 and, when the assembly is raised, lift the blank 4a and drive it, as indicated by the arrow 12, towards the cooling machine 1 where it is introduced.
  • roller lines 13 are perpendicular to the rollers of the table 5.
  • Rough passage detectors which may for example be made up of pairs comprising a light source and a photocell 17 and 17a, 18 and 18a, 19 and 19a, trigger the operation of the respective respective ramps 14 and 15 from that the front end of the blank, in the direction of its movement, has passed and stop the operation of these ramps before the passage of the rear end of the blank.
  • roller lines are driven in rotation by electric motors, not shown, which make it possible to advance the blank of the rolling line 2 towards the rollers 16 or vice versa.
  • These lines of rollers can be rotated in both directions so that it is possible to subject the blank to a second pass in the cooling machine or to animate the blank 4b while cooling with a movement d oscillation under the coolant spray booms.
  • the lower ramps 14 are disposed between lines of rollers 13 provided with electric drive motors 24.
  • the preform 4b during cooling receives a set of upper 25 and lower coolant curtains 26 on a central part which leaves to discovered a peripheral part constituted by the front and rear ends, as well as by the edges of the blank 4b.
  • FIG. 3 The sprinkling only of the central part of the blank is shown diagrammatically in FIG. 3 on which it can be seen that the surface of the blank subjected to spraying having a small dimension (a) and a large dimension (b), is less than the total surface of the blank whose small dimension is (A) and the large dimension (B).
  • the spraying of the blank according to dimension (a) is obtained by starting and stopping the spraying booms by means of the passage detectors which have been described previously.
  • spraying according to dimension (b) is obtained by means of the dimension sensors of the blank which obscure part of the total length of the spraying booms so as to only subject the cooling by curtains of water to the dimension (b).
  • the invention has been described above with reference to a cooling machine arranged laterally with respect to the rolling line, but it is also possible to place this cooling station in the line of the rollers of the rolling table.
  • cooling ramps are placed above and below the passage of the blank, between the rollers of the rolling roller table.
  • the distance between axes of the rolling rolls is generally between 700 and 1000 mm and thus allows the installation of these spraying booms for a cooling fluid.
  • the machine works on the same principle when it is arranged laterally or in the line of the rollers of the rolling roller table, the direction of movement of the blank being always perpendicular to the spraying ramps of the coolant.
  • the in-line device in the roller table avoids transferring the blank laterally, but has the disadvantage of increasing the necessary length of the roller table, which leads to correspondingly increasing the length of the rolling line.
  • the choice between the two systems is therefore to be made according to the total investment cost required. In existing installations, the choice is, moreover, conditioned by the equipment in place, in particular the number and location of the rolling stands available.

Description

La présente invention est relative au refroidissement d'ébauches de tôles fortes en cours de laminage, ainsi qu'à une machine pour sa mise en oeuvre.The present invention relates to the cooling of blanks of heavy plate during rolling, as well as to a machine for its implementation.

Afin d'obtenir par laminage un produit présentant des caractéristiques optimales, il peut être intéressant de conduire le laminage en plusieurs phases en utilisant pour chacune d'elles des plages de températures différentes qui sont adaptées à des conditions spécifiques de transformation, soit pour conduire les opérations de réduction de section de la manière la plus économique, soit pour exécuter les phases de laminage dans un intervalle de température correspondant à des conditions particulières sur le plan métallurgique pour la structure interne du métal proprement dit.In order to obtain by rolling a product having optimal characteristics, it may be advantageous to carry out the rolling in several phases by using for each of them different temperature ranges which are adapted to specific processing conditions, ie to conduct the section reduction operations in the most economical way, ie to carry out the rolling phases in a temperature interval corresponding to metallurgical conditions for the internal structure of the metal itself.

Le laminage pourra ainsi commercer à une température élevée, favorable à certains phénomènes métallurgiques, tels que la mise en solution de certains composants, favorable également à une transformation rapide et économique en profitant de l'état de malléabilité du métal lié à sa température.The rolling can thus trade at a high temperature, favorable to certain metallurgical phenomena, such as the dissolution of certain components, also favorable to a rapid and economical transformation by taking advantage of the state of malleability of the metal linked to its temperature.

Le laminage pourra se poursuivre en une ou plusieurs autres phases successives à des températures décroissantes adaptées chacune à des phénomènes tels que la recristallisation, la transformation de la structure interne (ainsi pour l'acier on pourra faire une partie du laminage à une température voisine de celle de la transformation austénitique) ou la précipitation de composés divers.Rolling may continue in one or more other successive phases at decreasing temperatures, each adapted to phenomena such as recrystallization, transformation of the internal structure (thus for steel, part of the rolling may be carried out at a temperature close to that of the austenitic transformation) or the precipitation of various compounds.

Les différentes phases du laminage ainsi conduites à des températures différentes, il est nécessaire de refroidir le produit entre ces phases. Dans les méthodes actuelles de travail, ce refroidissement est habituellement obtenu à l'air libre en mettant en attente dans un poste annexe prévu à cet effet, les ébauches en cours de laminage pour un temps nécessaire à ce refroidissement ou par mise en oeuvre d'un fluide tel que l'eau, l'air, la vapeur d'eau, ou leurs mélanges, ce fluide étant projeté à des pressions variables sur la totalité de la surface de l'ébauche à refroidir.The different rolling phases thus conducted at different temperatures, it is necessary to cool the product between these phases. In current working methods, this cooling is usually obtained in the open air by putting on standby in an annex post provided for this purpose, the blanks during rolling for a time necessary for this cooling or by using a fluid such as water, air, water vapor, or mixtures thereof, this fluid being sprayed at variable pressures over the entire surface of the blank to be cooled.

Un inconvénient de ces méthodes habituellement utilisées, aussi bien pour le refroidissement à l'air ambiant que par aspersion d'un fluide, est de provoquer des différences notables de températures entre les différentes parties du produit et, notamment, ce refroidissement a pour effet de refroidir davantage les rives et les extrémités des ébauches.A disadvantage of these commonly used methods, both for cooling in ambient air and by spraying a fluid, is to cause significant differences in temperature between the different parts of the product and, in particular, this cooling has the effect of further cool the edges and ends of the blanks.

Le refroidissement différent des rives et des extrémités du produit présente un certain nombre d'inconvénients qui sont en particulier les suivants:

  • - les parties de l'ébauche qui sont transformées à une température différente, ne suivant pas le même cycle métallurgique que les autres, présentent des caractéristiques mécaniques finales qui sont différentes de celles qui sont obtenues pour le reste du produit, conduisant ainsi à une hétérogénéité des caractéristiques à l'intérieur d'une même tôle laminée. On peut ainsi être conduit à éliminer par chu- tage les parties d'extrémités, ce qui provoque des pertes appréciables;
  • - les extrémités froides provoquent des surcharges du couple et de la force de laminage au moment du passage de ces extrémités entre les cylindres, limitant ainsi la charge moyenne qu'il est possible d'obtenir et provoquant des chocs nuisibles à la bonne tenue d'une cage de laminage et des moteurs;
  • - les rives plus froides provoquent une usure plus forte des cylindres à l'endroit des rives, réduisant ainsi la durée des campagnes de laminage qu'il est possible de faire sans rectifier les cylindres.
The different cooling of the edges and of the ends of the product has a certain number of disadvantages which are in particular the following:
  • - the parts of the blank which are processed at a different temperature, not following the same metallurgical cycle as the others, have final mechanical characteristics which are different from those obtained for the rest of the product, thus leading to heterogeneity characteristics inside the same laminated sheet. It is thus possible to eliminate the parts of the ends by falling, which causes appreciable losses;
  • - the cold ends cause overloads of the torque and the rolling force at the time of the passage of these ends between the rolls, thus limiting the average load which it is possible to obtain and causing shocks harmful to the good behavior of a rolling stand and motors;
  • - the colder edges cause greater wear of the cylinders at the location of the edges, thus reducing the duration of the rolling campaigns which it is possible to do without rectifying the cylinders.

De plus, le refroidissement du produit entre deux phases successives de la transformation demande un temps dont il est nécessaire de tenir compte dans l'organisation du processus de laminage et qui ralentit la cadence de production.In addition, the cooling of the product between two successive stages of processing requires time which must be taken into account in the organization of the rolling process and which slows down the production rate.

Par ailleurs, le document DE-B2-2 235 063 décrit un procédé et un dispositif de refroidissement, appliqué à des produits différents (bandes à chaud de faible épaisseur), mettant en oeuvre des rampes de projection d'un liquide de refroidissement. Des moyens sont de plus prévus pour pouvoir régler le débit du liquide de refroidissement. Cependant, dans cet agencement connu, les rampes projettent le liquide sur toute la largeur de la tôle et même sur une largeur supérieure et ne permet donc pas de remédier aux inconvénients précités.Furthermore, document DE-B2-2 235 063 describes a method and a cooling device, applied to different products (hot strips of small thickness), using ramps for spraying a cooling liquid. Means are also provided to be able to adjust the flow rate of the coolant. However, in this known arrangement, the ramps project the liquid over the entire width of the sheet and even over a greater width and therefore does not make it possible to remedy the abovementioned drawbacks.

Quant au document FR-A-2 444 514 il décrit simplement un dispositif de refroidissement dans lequel un jet liquide est introduit dans un jet gazeux à basse pression de façon à former un brouillard projeté à forte vitesse sur le produit à refroidir.As for document FR-A-2 444 514 it simply describes a cooling device in which a liquid jet is introduced into a gaseous jet at low pressure so as to form a mist projected at high speed on the product to be cooled.

La présente invention a ainsi pour but de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de permettre un refroidissement des ébauches qui soit:

  • - plus rapide et de durée ajustable de façon à pouvoir obtenir une coordination plus exacte dans le temps des périodes de laminage et des périodes d'attente et une utilisation optimale de la cage (ou des cages) de laminage;
  • - uniforme sur toute la surface de l'ébauche afin d'obtenir des caractéristiques mécaniques homogènes sur la totalité de la surface du produit.
The aim of the present invention is therefore to remedy the drawbacks mentioned above and to allow cooling of the blanks which is:
  • - faster and of adjustable duration so as to be able to obtain more precise coordination over time of the rolling periods and of the waiting periods and optimal use of the rolling stand (or stands);
  • - uniform over the entire surface of the blank in order to obtain homogeneous mechanical characteristics over the entire surface of the product.

L'invention a ainsi pour objet un procédé de refroidissement d'ébauches de tôles fortes un défilement en cours de laminage, dans lequel on refroidit sélectivement certaines zones de l'ébauche par projection d'un fluide de refroidissement à l'aide de rampes disposées parallèlement à la surface de l'ébauche et perpendiculairement à la direction du défilement de cette dernière, caractérisé en ce qu'il consiste à ne refroidir que la partie centrale de la surface de l'ébauche, à l'exclusion des parties périphériques, la projection du fluide de refroidissement constitué par de l'eau pulvérisée par un gaz sous pression n'étant déclenchée respectivement pour chaque rampe, qu'après le passage de l'extrémité avant de l'ébauche et étant arrêtée avant le passage de l'extrémité arrière de l'ébauche dans le sens du défilement, et la longueur utile de projection de chaque rampe étant réglée pour être inférieure à la dimension de l'ébauche dans une direction perpendiculaire au défilement.The subject of the invention is therefore a process for cooling blanks of heavy plate by running during rolling, in which certain areas of the blank are selectively cooled by spraying a cooling fluid using ramps arranged parallel to the surface of the blank and perpendicular to the direction of travel of the latter, characterized in that it consists in cooling only the central part of the surface of the blank, excluding the peripheral parts, the projection of the cooling fluid consisting of water sprayed by a pressurized gas being triggered respectively for each ramp, only after the passage of the front end of the blank and being stopped before the passage of the end rear of the blank in the direction of travel, and the useful projection length of each ramp being adjusted to be less than the dimension of the blank in a direction perpendicular to the travel.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le refroidissement est réalisé sur la ligne de rouleaux elle-même de la table à rouleaux d'une cage de laminage.According to a first embodiment of the invention, the cooling is carried out on the roller line itself of the roller table of a rolling stand.

Selon un deuxième mode de réalisation, le refroidissement est réalisé latéralement à la ligne de rouleaux de la table à rouleaux d'une cage de laminage, par transfert de l'ébauche hors de cette ligne, dans une direction perpendiculaire à l'axe de cette ligne.According to a second embodiment, the cooling is carried out laterally to the line of rollers of the rolling table of a rolling stand, by transferring the blank out of this line, in a direction perpendicular to the axis of this line.

Pour mettre en oeuvre le procédé de refroidissement, il est donc nécessaire de placer l'ébauche dans une position dans laquelle elle est soumise au processus de refroidissement accéléré, pendant que le laminage se poursuit sur d'autres produits.To implement the cooling process, it is therefore necessary to place the blank in a position in which it is subjected to the accelerated cooling process, while rolling continues on other products.

Selon le type d'installation de laminage dont on dispose, et en fonction du nombre de postes de refroidissement accéléré dont on peut disposer, on peut réaliser notamment les dispositions suivantes.Depending on the type of rolling installation available, and depending on the number of accelerated cooling stations available, the following arrangements can be made in particular.

Dans le cas d'une installation comportant une seule cage de laminage, si on veut effectuer le refroidissement dans la ligne des rouleaux, il faut disposer de deux postes de refroidissement, l'un en amont et l'autre en aval de la cage, pour permettre un enchaînement des opérations, ou encore utiliser un dispositif permettant de faire passer une ébauche au-dessus de l'autre, la première étant envoyée sur la cage de laminage, tandis que la seconde est envoyée vers le poste de refroidissement.In the case of an installation comprising a single rolling stand, if one wishes to carry out the cooling in the line of the rolls, two cooling stations must be available, one upstream and the other downstream of the stand, to allow a sequence of operations, or even use a device for passing a blank over the other, the first being sent to the rolling stand, while the second is sent to the cooling station.

Dans le cas où on dispose de deux cages de laminage, le poste de refroidissement peut être placé dans la ligne des rouleaux entre les cages de laminage. La première phase de laminage est effectuée sur la première cage, l'ébauche passe ensuite dans le poste de refroidissement accéléré, puis, après le temps d'attente nécessaire pour homogénéiser suffisamment la température entre la surface et l'intérieur de l'ébauche, est envoyée vers la deuxième cage pour la dernière phase de laminage.In the case where there are two rolling stands, the cooling station can be placed in the line of the rollers between the rolling stands. The first rolling phase is carried out on the first stand, the blank then passes through the accelerated cooling station, then, after the waiting time necessary to homogenize the temperature sufficiently between the surface and the interior of the blank, is sent to the second stand for the last rolling phase.

Un poste de refroidissement placé latéralement à la ligne des rouleaux de laminage permet d'exécuter l'opération de réglage de la température en dehors de la ligne de laminage et de réintégrer l'ébauche dans la ligne de laminage au moment nécessaire pour l'enchaînement optimal des opérations.A cooling station placed laterally to the line of the rolling rollers makes it possible to carry out the operation of adjusting the temperature outside the rolling line and to reintegrate the blank in the rolling line at the time necessary for the chaining optimal operations.

L'utilisation d'un poste de refroidissement placé latéralement à la ligne des rouleaux de laminage permet de réduire la longueur totale des tables à rouleaux qui sont nécessaires pour le laminage.The use of a cooling station placed laterally to the line of the rolling rollers makes it possible to reduce the total length of the roller tables which are necessary for rolling.

L'invention a également pour objet une machine permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprenant des moyens de support et de guidage de l'ébauche, ainsi que des moyens de refroidissement comportant en ensemble de rampes de projection d'un fluide de refroidissement, parallèles les unes aux autres et à la surface de l'ébauche et disposées perpendiculairement à la direction de déplacement de l'ébauche, caractérisée en ce que les rampes de projection du fluide de refroidissement constitué par de l'eau pulvérisée par un gaz sous pression, placées au-dessus et au-dessous de l'ébauche sont occultables et commandées par des détecteurs de passage et de dimensions de l'ébauche, en fonction du passage de l'ébauche, de façon à ne refroidir l'ébauche que sur une partie centrale de sa surface, à l'exclusion des parties périphériques.The invention also relates to a machine allowing the implementation of the above process, comprising means for supporting and guiding the blank, as well as cooling means comprising as a set of ramps for projecting a fluid. cooling, parallel to each other and to the surface of the blank and arranged perpendicular to the direction of movement of the blank, characterized in that the spraying ramps of the coolant consisting of water sprayed by a pressurized gases, placed above and below the blank, can be concealed and controlled by passage and size detector of the blank, depending on the passage of the blank, so as not to cool the blank only on a central part of its surface, excluding peripheral parts.

L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés qui représentent seulement un mode d'exécution.The invention is set out below in more detail with the aid of the appended drawings which represent only one embodiment.

Sur ces dessins:

  • - la Fig. 1 est une vue générale en perspective d'une machine de refroidissement d'ébauchesselon la présente invention disposée latéralement à une ligne de laminage;
  • - la Fig. 2 est une vue en perspective de la machine de refroidissement d'ébauches selon la présente invention; et
  • - la Fig. 3 est une vue schématique sur laquelle est montré le principe du refroidissement central sur une ébauche en cours de refroidissement.
In these drawings:
  • - Fig. 1 is a general perspective view of a blank cooling machine according to the present invention arranged laterally to a rolling line;
  • - Fig. 2 is a perspective view of the blank cooling machine according to the present invention; and
  • - Fig. 3 is a schematic view on which is shown the principle of central cooling on a blank during cooling.

Sur la Fig. 1 est représentée une machine de refroidissement 1 selon l'invention disposée latéralement à une ligne de laminage 2 comportant une cage de laminage 3 dans laquelle est engagée une ébauche 4. Après son passage dans la cage de laminage 3, l'ébauche 4 est entraînée sur la table à rouleaux 5 jusqu'à une position représentée en 4a où elle est alors évacuée de la table à rouleaux pour être dirigée dans une direction perpendiculaire à l'axe de la ligne de rouleaux et introduite dans la machine de refroidissement 1.In Fig. 1 shows a cooling machine 1 according to the invention disposed laterally to a rolling line 2 comprising a rolling stand 3 in which is engaged a blank 4. After passing through the rolling stand 3, the blank 4 is driven on the roller table 5 to a position shown in 4a where it is then removed from the roller table to be directed in a direction perpendicular to the axis of the line of rollers and introduced into the cooling machine 1.

Les moyens de transfert de l'ébauche 4a en direction de la machine 1 afin de permettre son introduction dans cette dernière sont constitués dans le mode de réalisation représenté par un ensemble de chaînes sans fin 6a, 6b, 6c, 6d, etc. embrassant respectivement deux séries de roues à chaîne 7a, 7b, 7c, etc. 8a, 8b, etc., qui sont solidaires de deux arbres 9 et 10 montés sur un bâti non représenté pouvant être animé d'un mouvement de translation verticale représenté par la flèche en 11. Les chaînes 6a, 6b, 6c, etc. sont insérées entre deux rouleaux de la table à rouleaux 5 et, lorsque l'ensemble est relevé, soulèvent l'ébauche 4a et l'entraînent, comme indiqué par la flèche 12, vers la machine de refroidissement 1 où elle est introduite.The means for transferring the blank 4a in the direction of the machine 1 in order to allow its introduction therein are constituted in the embodiment represented by a set of endless chains 6a, 6b, 6c, 6d, etc. embracing respectively two series of chain wheels 7a, 7b, 7c, etc. 8a, 8b, etc., which are integral with two shafts 9 and 10 mounted on a frame, not shown, which can be driven in a vertical translational movement represented by the arrow at 11. The chains 6a, 6b, 6c, etc. are inserted between two rollers of the roller table 5 and, when the assembly is raised, lift the blank 4a and drive it, as indicated by the arrow 12, towards the cooling machine 1 where it is introduced.

Ce dispositif de transfert à chaînes comporte de préférence un fonctionnement en deux phases, la première réalisant un mouvement rapide de translation de l'ébauche 4a pour l'évacuer hors de la ligne 2, puis la deuxième réalisant un mouvement lent compatible avec la vitesse d'introduction dans la machine 1.This chain transfer device preferably comprises an operation in two phases, the first carrying out a rapid movement of translation of the blank 4a to evacuate it out of line 2, then the second carrying out a slow movement compatible with the speed d introduction into the machine 1.

Cette machine de refroidissement comporte une série de lignes de galets 13 dont la longueur est supérieure à la dimension maximale de l'ébauche que l'on veut refroidir. Chaque ligne de galets est espacée par exemple de 650 à 900 mm, de sorte que l'on dispose entre elles, et à un niveau plus bas, des rampes inférieures 14 de pulvérisation d'un fluide de refroidissement, parallèles aux lignes de galets 13. Des rampes supérieures 15 de pulvérisation d'un fluide de refroidissement, parallèles aux lignes de galets 13 sont disposées de façon analogue mais au-dessus de la ligne de galets, de façon à pouvoir pulvériser un fluide de refroidissement sur la partie supérieure de l'ébauche. Des lignes de galets supplémentaires 16 permettent de dégager complètement l'ébauche de la zone des rampes afin d'éventuellement les stocker, ou pour homogénéiser leur température avant réintroduction sur la ligne de laminage 2.This cooling machine comprises a series of lines of rollers 13 whose length is greater than the maximum dimension of the blank that is to be cooled. Each line of rollers is spaced for example from 650 to 900 mm, so that there is between them, and at a lower level, lower booms 14 for spraying a cooling fluid, parallel to the lines of rollers 13 Upper ramps 15 for spraying a cooling fluid, parallel to the lines of rollers 13 are arranged in a similar manner but above the line of rollers, so as to be able to spray a cooling fluid on the upper part of the 'draft. Additional roller lines 16 make it possible to completely release the blank from the ramp area in order to possibly store them, or to homogenize their temperature before reintroduction on the rolling line 2.

Dans la disposition de la machine de refroidissement, placée latéralement à la ligne de laminage, les lignes de galets 13 sont perpendiculaires aux rouleaux de la table 5.In the arrangement of the cooling machine, placed laterally to the rolling line, the roller lines 13 are perpendicular to the rollers of the table 5.

Des détecteurs de passage de l'ébauche, qui peuvent être par exemple constitués de couples comprenant une source lumineuse et une cellule photoélec- trique 17 et 17a, 18 et 18a, 19 et 19a, déclenchent le fonctionnement des rampes 14 et 15 respectives correspondantes dès que l'extrémité avant de l'ébauche, dans le sens de son déplacement, est passée et arrêtent le fonctionnement de ces rampes avant le passage de l'extrémité arrière de l'ébauche. Ainsi, pour l'ébauche représentée en traits mixtes à la position 4b, le couple de détecteurs 19, 19a, mettra en fonctionnement les rampes inférieures et supérieures correspondantes, dès que l'extrémité avant sera passée, afin que les nappes bidimentionnelles de fluide de refroidissement délivrées par les rampes n'atteignent la surface de l'ébauche que sur une partie située en-deçà des zones immédiatement adjacentes à l'extrémité avant, alors que le couple de détecteurs 17 et 17a interrompra le fonctionnement des rampes de pulvérisation inférieures et supérieures correspondantes, afin que les zones adjacentes à l'extrémité arrière de la surface de l'ébauche ne soient pas soumises au refroidissement par les nappes de fluide projeté.Rough passage detectors, which may for example be made up of pairs comprising a light source and a photocell 17 and 17a, 18 and 18a, 19 and 19a, trigger the operation of the respective respective ramps 14 and 15 from that the front end of the blank, in the direction of its movement, has passed and stop the operation of these ramps before the passage of the rear end of the blank. Thus, for the blank shown in phantom in position 4b, the pair of detectors 19, 19a, will put the corresponding lower and upper ramps into operation, as soon as the front end has passed, so that the two-dimensional layers of fluid cooling delivered by the booms only reach the surface of the blank on a part situated below the zones immediately adjacent to the front end, while the pair of detectors 17 and 17a will interrupt the operation of the lower spray booms and corresponding upper so that the areas adjacent to the rear end of the surface of the blank are not subjected to cooling by the plies of sprayed fluid.

Selon une variante, les détecteurs de passage de l'ébauche peuvent être constitués par des détecteurs de pression placés sur les lignes mêmes de galets.Alternatively, the blank passage detectors may be constituted by pressure detectors placed on the same lines of rollers.

On peut également prévoir dans le dispositif de commande de la mise en fonctionnement des rampes un dispositif de temporisation afin de ne commander le déclenchement de la pulvérisation du fluide de refroidissement qu'à partir de deux couples de détecteurs de passage placés respectivement à l'entrée et à la sortie de la machine de refroidissement, compte tenu de la vitesse de déplacement connue de l'ébauche.It is also possible to provide in the device for controlling the start-up of the ramps a time-delay device in order to control the triggering of the spraying of the cooling fluid only from two pairs of passage detectors placed respectively at the inlet. and at the outlet of the cooling machine, taking into account the known speed of movement of the blank.

Des détecteurs de dimension de l'ébauche dans une direction perpendiculaire à la direction de dépla- cementde cettedernière sont placés respectivement à l'avantet à l'arrière de la machine, defaçon à opérer un réglage de la longueur totale de pulvérisation des rampes 14 et 15 pour ne pas envoyer le fluide de refroidissement sur les bords latéraux de l'ébauche 4b en cours de refroidissement. Ces détecteurs de dimension peuvent être par exemple également constitués de couples source lumineuse-cellule photoélec- trique 20 et 20a, 21 et 21 a, etc., la longueur de pulvérisation efficace de la rampe étant calculée pour qu'elle soit inférieure à la dimension de l'ébauche mesurée par ces détecteurs.Size blank detectors in a direction perpendicular to the direction of movement of this latter are placed respectively at the front and at the rear of the machine, so as to adjust the total spraying length of the booms 14 and 15 so as not to send the cooling fluid to the lateral edges of the blank 4b during cooling. These dimension detectors can for example also consist of pairs of light source and photocell 20 and 20a, 21 and 21a, etc., the effective spraying length of the boom being calculated so that it is less than the dimension of the blank measured by these detectors.

Les lignes de galets sont animées en rotation par des moteurs électriques non représentés qui permettent de faire avancer l'ébauche de la ligne 2 de laminage vers les galets 16 ou inversement. Ces lignes de galets peuvent être entraînées en rotation dans les deux sens de sorte qu'il est possible de faire subir à l'ébauche un deuxième passage dans la machine de refroidissement ou d'animer l'ébauche 4b en refroidissement d'un mouvement d'oscillation sous les rampes de pulvérisation de fluide de refroidissement.The roller lines are driven in rotation by electric motors, not shown, which make it possible to advance the blank of the rolling line 2 towards the rollers 16 or vice versa. These lines of rollers can be rotated in both directions so that it is possible to subject the blank to a second pass in the cooling machine or to animate the blank 4b while cooling with a movement d oscillation under the coolant spray booms.

L'opération de refroidissement étant terminée, l'ébauche 4b est renvoyée vers le dispositif de transfert à chaînes qui la reprend par un mouvement de translation en sens inverse. Le dispositif de transfert à chaînes est alors placé en position haute et ramène l'ébauche 4b en position 4a, puis les chaînes sont redescendues à un niveau inférieur à la partie supérieure de la table à rouleaux et l'ébauche est à nouveau entraînée dans un mouvement de translation vers la position 4c pour les opérations de laminage ultérieures.The cooling operation being completed, the blank 4b is returned to the chain transfer device which takes it up by a movement of translation in the opposite direction. The chain transfer device is then placed in the high position and brings the blank 4b to position 4a, then the chains are lowered to a level below the upper part of the roller table and the blank is again driven in a translational movement to position 4c for subsequent rolling operations.

On peut également, par inversion du sens de rotation des rouleaux de la table à rouleaux, ramener l'ébauche 4a en direction de la cage de laminage 3.It is also possible, by reversing the direction of rotation of the rollers of the roller table, to bring the blank 4a in the direction of the rolling stand 3.

Il est également possible, à l'aide du dispositif de transfert à chaînes de placer l'ébauche en attente dans une position 4d de l'autre côté de la ligne de laminage par rapport à la machine 1.It is also possible, using the chain transfer device, to place the blank on standby in a position 4d on the other side of the rolling line relative to the machine 1.

Sur la Fig. 2, on a représenté en perspective la machine décrite précédemment sur la Fig. 1 avec ses rampes supérieures 15 et inférieures 14 de pulvérisation qui sont respectivement alimentées en fluide de refroidissement par une conduite collectrice supérieure 22 et une conduite inférieure 23.In Fig. 2, there is shown in perspective the machine described above in FIG. 1 with its upper 15 and lower 14 spraying ramps which are respectively supplied with cooling fluid by an upper collecting pipe 22 and a lower pipe 23.

Les rampes inférieures 14 sont disposées entre des lignes de galets 13 munies de moteurs électriques d'entraînement 24. L'ébauche 4b en cours de refroidissement reçoit un ensemble de rideaux de fluide de refroidissement supérieurs 25 et inférieurs 26 sur une partie centrale qui laisse à découvert une partie périphérique constituée par les extrémités avant et arrière, ainsi que par les rives de l'ébauche 4b.The lower ramps 14 are disposed between lines of rollers 13 provided with electric drive motors 24. The preform 4b during cooling receives a set of upper 25 and lower coolant curtains 26 on a central part which leaves to discovered a peripheral part constituted by the front and rear ends, as well as by the edges of the blank 4b.

L'aspersion uniquement de la partie centrale de l'ébauche est représentée schématiquement à la Fig. 3 sur laquelle on peut constater que la surface de l'ébauche soumise à aspersion présentant une petite dimension (a) et une grande dimension (b), est inférieure à la surface totale de l'ébauche dont la petite dimension est (A) et la grande dimension (B).The sprinkling only of the central part of the blank is shown diagrammatically in FIG. 3 on which it can be seen that the surface of the blank subjected to spraying having a small dimension (a) and a large dimension (b), is less than the total surface of the blank whose small dimension is (A) and the large dimension (B).

L'aspersion de l'ébauche selon la dimension (a) est obtenue grâce à la mise en route et à l'arrêt des rampes de pulvérisation par l'intermédiaire des détecteurs de passage qui ont été décrits précédemment. Par contre, l'aspersion selon la dimension (b) est obtenue grâce aux détecteurs de dimension de l'ébauche qui occultent une partie de la longueur totale des rampes de pulvérisation de façon à ne soumettre au refroidissement par des rideaux d'eau que la dimension (b).The spraying of the blank according to dimension (a) is obtained by starting and stopping the spraying booms by means of the passage detectors which have been described previously. On the other hand, spraying according to dimension (b) is obtained by means of the dimension sensors of the blank which obscure part of the total length of the spraying booms so as to only subject the cooling by curtains of water to the dimension (b).

L'invention a été décrite précédemment en référence à une machine de refroidissement disposée latéralement par rapport à la ligne de laminage, mais il est également possible de placer ce poste de re- froidissementdans la ligne des rouleaux de la table de laminage.The invention has been described above with reference to a cooling machine arranged laterally with respect to the rolling line, but it is also possible to place this cooling station in the line of the rollers of the rolling table.

Dans ce cas, les rampes de refroidissement sont placées au-dessus et au-dessous du passage de l'ébauche, entre les rouleaux de la table à rouleaux de laminage.In this case, the cooling ramps are placed above and below the passage of the blank, between the rollers of the rolling roller table.

La distance entre axes des rouleaux de laminage est en général comprise entre 700 et 1000 mm et permet ainsi l'implantation de ces rampes de pulvérisation d'un fluide de refroidissement.The distance between axes of the rolling rolls is generally between 700 and 1000 mm and thus allows the installation of these spraying booms for a cooling fluid.

On dispose entre chaque rouleau un ensemble de rampes de pulvérisation inférieures et supérieures, la longueur de ces rampes étant égale à celle des rouleaux de la table à rouleaux. Des dispositifs d'occultation commandés par des détecteurs de dimension de l'ébauche dans une direction perpendiculaire à la direction de déplacement de cette dernière, permettent d'ajuster la longueur de pulvérisation efficace de la rampe afin d'empêcher une pulvérisation de fluide de refroidissement sur les rives de l'ébauche et éviter ainsi un refroidissement des rives plus important que celui de l'ensemble de l'ébauche.There is between each roller a set of upper and lower spray booms, the length of these booms being equal to that of the rollers of the roller table. Shading devices controlled by dimension detectors of the blank in a direction perpendicular to the direction of movement of the latter, make it possible to adjust the effective spraying length of the boom in order to prevent a spraying of coolant on the edges of the blank and thus avoid edge cooling more important than that of the whole blank.

L'ébauche est engagée à vitesse constante dans le groupe de rampes de pulvérisation, l'action de chacune de ces rampes étant initiée un peu après le passage de l'extrémité avant de l'ébauche et interrompue un peu avant le passage de l'extrémité arrière de l'ébauche de façon à limiter l'écart de température entre les extrémités et les rives, d'une part, et la majeure partie du reste de l'ébauche, d'autre part.The blank is engaged at constant speed in the group of spray booms, the action of each of these booms being initiated a little after the passage of the front end of the blank and interrupted a little before the passage of the rear end of the blank so as to limit the temperature difference between the ends and the edges, on the one hand, and most of the rest of the blank, on the other hand.

La machine fonctionne sur le même principe lorsqu'elle est disposée latéralement ou dans la ligne des rouleaux de la table à rouleaux de laminage, le sens du déplacement de l'ébauche étant toujours perpendiculaire aux rampes de pulvérisation du fluide de refroidissement.The machine works on the same principle when it is arranged laterally or in the line of the rollers of the rolling roller table, the direction of movement of the blank being always perpendicular to the spraying ramps of the coolant.

Le dispositif en ligne dans la table à rouleaux évite de transférer l'ébauche latéralement, mais présente l'inconvénient d'augmenter la longueur nécessaire de la table à rouleaux, ce qui amène à augmenter d'autant la longueur de la ligne de laminage. Le choix entre les deux systèmes est donc à faire en fonction du coût total d'investissement nécessaire. Dans les installations existantes, le choix est, de plus, conditionné par les équipements en place, notamment le nombre et l'implantation des cages de laminage disponibles.The in-line device in the roller table avoids transferring the blank laterally, but has the disadvantage of increasing the necessary length of the roller table, which leads to correspondingly increasing the length of the rolling line. The choice between the two systems is therefore to be made according to the total investment cost required. In existing installations, the choice is, moreover, conditioned by the equipment in place, in particular the number and location of the rolling stands available.

Claims (6)

1. A method for cooling blanks of thick metal sheets moving during rolling, in which there are selectively cooled certain zones of the blank by projection of a cooling fluid by means of ramps placed parallel to the surface of the blank and perpendicular to the direction of movement of the latter, characterized in that there is only cooled the central part of the surface of the blank, and not the peripheral portions, the projection of the cooling fluid being constituted by water sprayed by pressurised gas which is started for each ramp after the passage of the forward end of the blank and stopped prior to the passage of the rear end of the blank in its direction of movement, and with the useful length of the projection of each ramp being set to be less than the dimension of the blank in a direction perpendicular to the movement.
2. A method according to claim 1, characterized in that the cooling is effected along the line of the rollers of the roller table of a rolling device.
3. A method according to claim 1, characterized in that the cooling is effected laterally to the line of the rollers of the roller table of the rolling device during an alternating translational movement of the blank beyond this line in a direction perpendicular to the axis of this line.
4. A machine for cooling moving blanks of thick metal sheets during rolling comprising means (13, 16) for supporting and guiding the blank, as well as cooling means including a group of ramps (14, 15) for projecting a cooling fluid, these being parallel to each other and to the surface of the blank and arranged perpendicular to the direction of movement of the blank, characterized in that the ramps (14, 15) for projecting the cooling fluid which is water sprayed by gas under pressure, placed above and below the blank, can be occulated, are controlled by detectors (16, 16a, 17, 17a, 18, 18a,... etc) and (19,19a, 20, 20a,... etc) responsive to the passage and the dimensions of the blank, as a function of the passage of the blank so as not to cool the blank except on a centre portion of its surface, excluding the peripheral portions.
5. A machine according to claim 4, characterized in that it is placed along the axis of the roller line of the rollertable of the rolling device, its ramps (14,15) being parallel to the rollers and arranged above and below the roller table.
6. A machine according to claim 4, characterized in that it is placed laterally to the line of the rollers of the roller table of the rolling device, its projection ramps (14, 15) being perpendicular to the rollers of the table.
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