EP0233854B1 - Dispositif de refroidissement d'un produit métallique en mouvement - Google Patents

Dispositif de refroidissement d'un produit métallique en mouvement Download PDF

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EP0233854B1
EP0233854B1 EP87870015A EP87870015A EP0233854B1 EP 0233854 B1 EP0233854 B1 EP 0233854B1 EP 87870015 A EP87870015 A EP 87870015A EP 87870015 A EP87870015 A EP 87870015A EP 0233854 B1 EP0233854 B1 EP 0233854B1
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cooling
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Jean-François Noville
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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
    • B21B45/0218—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants using liquid coolants, e.g. for sections, for tubes for strips, sheets, or plates
    • 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
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    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching

Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling a moving metal product. It applies in particular to flat products of large width, that is to say whose width reaches for example at least 2 m, in particular heavy plates.
  • the present invention specifically relates to a device for adapting the cooling of the product appropriately to avoid the appearance of cold strands after cooling.
  • the cooling device which is the subject of the present invention, which comprises an upper transverse box and a lower transverse box relative to the product to be cooled, said boxes being provided with orifices for passage of the coolant.
  • the upper box is divided into at least three juxtaposed compartments, a first compartment called the central compartment corresponding to the central zone of the product and two compartments called lateral compartments, corresponding respectively to the two zones edge of the product, in that said division into compartments is carried out by partitions substantially perpendicular to the bottom of said upper box and in that said partitions are arranged so as to form, inside said upper box, a converging channel in the direction of movement of said product.
  • the refrigerant passage openings formed in said upper box are provided with tubular end pieces arranged inside said box and having a shorter length than the interior height of said upper box. All of these orifices are divided into at least three groups of orifices by said partitions.
  • said converging channel has an opening angle of between 40 ° and 150 °; the converging channel is preferably arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the product to be cooled.
  • each of said compartments is equipped with means for supplying coolant, adjustment means being further provided for varying, preferably separately, the feed rate of each of said compartments in coolant. .
  • FIG. 1 there is shown at 1 a heavy plate moving along arrow 2 on a train of rollers 3, at the outlet of a hot rolling mill.
  • This sheet 1 passes through a cooling device generally designated by the reference 4 and essentially comprising an upper box 5 and a lower box supplied with refrigerant and arranged in accordance with the aforementioned prior art.
  • a cooling device generally designated by the reference 4 and essentially comprising an upper box 5 and a lower box supplied with refrigerant and arranged in accordance with the aforementioned prior art.
  • the upper box 5 is shown in the figure, because the lower box is either unchanged compared to the aforementioned prior art or identical to the upper box 5.
  • the box 5 is divided into three compartments 6, 7, 8 by means of two vertical partitions 9, 10 forming a converging channel in the direction of movement of the sheet.
  • the bottom wall of the box that is to say the one which faces the sheet to be cooled, is pierced with orifices which are provided with tubular end pieces extending inside the box. 5.
  • two of these orifices 11 with their tubular ends 12, arranged respectively in the compartments 6 and 7, are shown in views (a) and (b). It should be understood that such orifices are distributed in an appropriate manner on the bottom of the box 5.
  • the three compartments 6, 7, 8 are juxtaposed, but there is no communication between them. They are supplied separately, according to the refrigerant flow circuits shown diagrammatically in view (b).
  • the main supply pipe 13 communicates directly through a central pipe 14, with an opening 15 formed in the rear wall of the central compartment 7. This opening is preferably located below the level of the inlet orifice of the tubular ends 12 fitted this compartment 7.
  • the section of the supply duct 14 of the central compartment 7 has been shaded in view (a), to clarify the illustration.
  • the passage section of the supply conduits 19 is also shaded in view (a).
  • the bypass line 17 is provided with a valve 22 making it possible to adjust the flow of refrigerant supplied to the compartments 6 and 8.
  • the figure illustrates an arrangement in which the two compartments 6 and 8 are supplied simultaneously from a common source. It goes without saying that this representation is in no way limiting and that the lateral compartments 6 and 8 could be supplied independently of one another, from a common source or from separate sources, and in a symmetrical or asymmetrical manner.
  • the device of the invention operates as follows.
  • the refrigerant which is generally water with any appropriate additives, is supplied by the main pipe 13. From this, a first portion of this agent reaches the central compartment 7 by successively crossing the pipe 14 and the opening 15. The refrigerant then flows through the tubular ends 12 of the central compartment, to cover the central part of the upper surface of the product 1 to be cooled.
  • the trajectory of the first portion of the refrigerant is shown diagrammatically by arrow 16.
  • the device of the invention makes it possible to modulate the flow rate of said refrigerant on the different zones of the surface of the product to be cooled, in order to ensure modulated cooling. of the product avoiding excessive cooling of the edges.
  • the inclination of the partitions 9, 10 relative to the direction of movement of the product is chosen according to the distribution of the orifices 11 in the bottom of the box 5, as well as the desired flow profiles over the width of the box 5 , perpendicular to direction 2 of the movement of the product to be cooled. Under the usual conditions, this inclination is advantageously between 20 ° and 75 ° .

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Description

  • La présente invention porte sur un dispositif de refroidissement d'un produit métallique en mouvement. Elle s'applique en particulier aux produits plats de grande largeur, c'est-à-dire dont la largeur atteint par exemple au moins 2 m, notamment des tôles fortes.
  • On connaît déjà, notamment par le brevet belge n° 900.784, un dispositif pour refroidir un produit métallique en mouvement, qui comporte deux caissons transversaux perforés, disposés de part et d'autre de celui-ci et qui distribuent l'agent réfrigérant de manière uniforme selon la largeur du produit à refroidir.
  • On a cependant constaté que, dans certains cas, il était nécessaire de pouvoir faire varier le débit d'eau suivant la largeur du produit, en particulier dans le cas des tôles de grande largeur.
  • Cela est nécesaire en particulier lorsque les rives sont plus froides que la partie centrale de la tôle, avant d'entrer dans l'installation de refroidissement; il est alors indispensable de réduire le débit appliqué sur les rives si l'on veut obtenir une distribution de température uniforme dans le produit refroidi.
  • La présente invention a précisément pour objet un dispositif permettant d'adapter le refroidissement du produit de façon appropriée pour éviter l'apparition de rives froides après refroidissement.
  • A cet effet, le dispositif de refroidissement qui fait l'objet de la présente invention, qui comporte un caisson transversal supérieur et un caisson transversal inférieur par rapport au produit à refroidir, lesdits caissons étant pourvus d'orifices de passage de l'agent réfrigérant vers ledit produit, est essentiellement caractérisé en ce qu'au moins le caisson supérieur est divisé en au moins trois compartiments juxtaposés, un premier compartiment dit compartiment central correspondant à la zone centrale du produit et deux compartiments dits compartiments latéraux, correspondant respectivement aux deux zones de rive du produit, en ce que ladite division en compartiments est réalisée par des cloisons sensiblement perpendiculaires au fond dudit caisson supérieur et en ce que lesdites cloisons sont disposées de façon à former, à l'intérieur dudit caisson supérieur, un canal convergent dans le sens du déplacement dudit produit.
  • Selon t'invention, les orifices de passage de l'agent réfrigérant ménagés dans ledit caisson supérieur sont munis d'embouts tubulaires disposés à l'intérieur dudit caisson et présentant une longueur plus faible que la hauteur intérieure dudit caisson supérieur. L'ensemble de ces orifices est divisé en au moins trois groupes d'orifices par lesdites cloisons.
  • Suivant une forme de réalisation préférée, ledit canal convergent présente un angle d'ouverture compris entre 40° et 150°; le canal convergent est de préférence disposé symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du produit à refroidir.
  • Toujours selon une forme préférée de réalisation, chacun desdits compartiments est équipé de moyens d'alimentation en agent réfrigérant, des moyens de réglage étant en outre prévus pour faire varier, de préférence séparément, le débit d'alimentation de chacun desdits compartiments en agent réfrigérant.
  • La présente invention va maintenant être décrite en détail en faisant référence à une forme préférée de réalisation illustrée à titre d'exemple dans la figure annexée qui montre en (a) une vue en plan du dispositif de l'invention et en (b) une vue latérale en coupe suivant la ligne brisée A-A de la vue (a).
  • Dans cette figure, on a représenté en 1 une tôle forte se déplaçant suivant la flèche 2 sur un train de rouleaux 3, à la sortie d'un laminoir à chaud. Cette tôle 1 traverse un dispositif de refroidissement désigné globalement par le repère 4 et comprenant essentiellement un caisson supérieur 5 et un caisson inférieur alimentés en agent réfrigérant et disposés conformément à la technique antérieure précitée. Pour ne pas compliquer inutilement le dessin, seul le caisson supérieur 5 est représenté dans la figure, car le caisson inférieur est soit inchangé par rapport à la technique antérieure précitée soit identique au caisson supérieur 5.
  • Comme on le voit bien dans la vue (a), le caisson 5 est divisé en trois compartiments 6, 7, 8 au moyen de deux cloisons verticales 9, 10 formant un canal convergent dans le sens du déplacement de la tôle. De façon connue en soi, la paroi inférieure du caisson, c'est-à-dire celle qui fait face à la tôle à refroidir, est percée d'orifices qui sont munis d'embouts tubulaires s'étendant à l'intérieur du caisson 5. A titre d'illustration, deux de ces orifices 11 avec leurs embouts tubulaires 12, disposés respectivement dans les compartiments 6 et 7, sont représentés dans les vues (a) et (b). Il faut comprendre que de tels orifices sont répartis de manière appropriée sur le fond du caisson 5.
  • Les trois compartiments 6, 7, 8 sont juxtaposés, mais il n'y a aucune communication entr'eux. Ils sont alimentés séparément, selon des circuits d'écoulement de l'agent réfrigérant schématisés dans la vue (b). La conduite principale d'alimentation 13 communique directement par un conduit central 14, avec une ouverture 15 ménagée dans la paroi postérieure du compartiment central 7. Cette ouverture est située de préférence sous le niveau de l'orifice d'entrée des embouts tubulaires 12 équipant ce compartiment 7. La section du conduit d'alimentation 14 du compartiment central 7 a été ombrée dans la vue (a), pour clarifier l'illustration.
  • De cette conduite principale 13 part une dériva- fion 17 en direction d'une conduite secondaire 18 qui communique avec les compartiments latéraux 6 et 8 par des conduits 19 et des ouvertures 20 ménagées dans la paroi antérieure du caisson 5. La section de passage des conduits d'alimentation 19 est également ombrée dans la vue (a). La conduite de dérivation 17 est pourvue d'une vanne 22 permettant de régler le débit d'agent réfrigérant fourni aux compartiments 6 et 8.
  • La figure illustre un montage dans lequel les deux compartiments 6 et 8 sont alimentés simultanément à partir d'une source commune. II va de soi que cette représentation n'est nullement limitative et que les compartiments latéraux 6 et 8 pourraient être alimentés indépendamment l'un de l'autre, à partir d'une source commune ou de sources distinctes, et de façon symétrique ou asymétrique.
  • Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante.
  • L'agent réfrigérant, qui est généralement de l'eau avec d'éventuels additifs appropriés, est fourni par la conduite principale 13. A partir de celle-ci, une première portion de cet agent gagne le compartiment central 7 en traversant successivement le conduit 14 et l'ouverture 15. L'agent réfrigérant s'écoule alors par les embouts tubulaires 12 du compartiment central, pour venir couvrir la partie centrale de la surface supérieure du produit 1 à refroidir. La trajectoire de la première portion de l'agent réfrigérant est schématisée par la flèche 16.
  • Simultanément, une autre portion de l'agent réfrigérant est dirigée par la conduite de dérivation 17 vers la conduite secondaire 18 qui alimente les deux compartiments latéraux 6 et 8 par les conduits 19 et les ouvertures 20. Par les embouts tubulaires 12 de ces compartiments latéraux, l'agent réfrigérant s'écoule ensuite sur les zones latérales ou rives du produit 1 à refroidir. La trajectoire de cette portion de l'agent réfrigérant est schématisée par la flèche 21.
  • Grâce à cette subdivision du caisson en compartiments répartis sur la largeur du produit à refroidir, le dispositif de l'invention permet de moduler le débit dudit agent réfrigérant sur les différentes zones de la surface du produit à refroidir, afin d'assurer un refroidissement modulé du produit en évitant un refroidissement excessif des rives.
  • Il est notamment possible de réduire le débit d'agent réfrigérant dans les compartiments latéraux, afin de compenser l'effet de refroidissement dû au ruissellement de l'agent réfrigérant provenant du compartiment central.
  • A cet effet, l'inclinaison des cloisons 9, 10 par rapport au sens de déplacement du produit est choisie en fonction de la répartition des orifices 11 dans le fond du caisson 5, ainsi que des profils de débit désirés sur la largeur du caisson 5, perpendiculairement à la direction 2 du déplacement du produit à refroidir. Dans les conditions usuelles, cette inclinaison est avantageusement comprise entre 20° et 75°.

Claims (5)

1. Dispositif de refroidissement (4) d'un produit métallique (1) en mouvement, qui comporte un caisson transversal supérieur (5) et un caisson transversal inférieur par rapport au produit (1) à refroidir, lesdits caissons étant pourvus d'orifices (11, 12) de passage d'un agent réfrigérant vers ledit produit (1), caractérisé en ce qu'au moins le caisson supérieur (5) est divisé en au moins trois compartiments juxtaposés (6, 7, 8), un premier compartiment (7), dit compartiment central, correspondant à la zone centrale du produit (1), et deux compartiments (6, 8), dits compartiments latéraux, correspondant respectivement aux deux zones de rive du produit (1), en ce que ladite division en compartiments est réalisée par des cloisons (9, 10) sensiblement perpendiculaires au fond dudit caisson supérieur (5) et en ce que lesdites cloisons (9, 10) sont disposées de façon à former, à l'intérieur dudit caisson supérieur (5), un canal convergent dans le sens du déplacement dudit produit (1).
2. Dispositif de refroidissement (4) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit canal convergent présente un angle d'ouverture compris entre 40° et 150°.
3. Dispositif de refroidissement (4) suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque compartiment précité (6, 7, 8) est équipé de moyens d'alimentation (13, 14, 17, 18, 19) en agent réfrigérant, des moyens de réglage (22) étant en outre prévus pour faire varier le débit d'alimentation de chacun desdits compartiments (6, 7, 8).
4. Dispositif de refroidissement (4) suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les compartiments central (7), respectivement latéraux (6, 8), sont alimentés en agent réfrigérant à partir d'une conduite par l'intermédiaire de conduits central (14), respectivement latéraux (19), à travers des ouvertures (15, 20) percées dans la paroi postérieure, respectivement antérieure, dudit caisson supérieur (5).
5. Dispositif .de refroidissement (4) suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les orifices (11) de passage de l'agent réfrigérant vers le produit (1) prévus dans lesdits compartiments (6, 7, 8) sont munis d'embouts tubulaires (12) disposés à l'intérieur de leur compartiment respectif et en ce que lesdits embouts tubulaires (12) s'étendent au moins jusqu'au niveau du point le plus élevé de l'ouverture d'alimentation (15, 20) dudit compartiment respectif.
EP87870015A 1986-02-05 1987-02-02 Dispositif de refroidissement d'un produit métallique en mouvement Expired - Lifetime EP0233854B1 (fr)

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