EP2226400B1 - Procédé de refroidissement d'une bande métallique circulant dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement thermique en continu, et installation de mise en oeuvre dudit procédé - Google Patents

Procédé de refroidissement d'une bande métallique circulant dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement thermique en continu, et installation de mise en oeuvre dudit procédé Download PDF

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EP2226400B1
EP2226400B1 EP10290086.7A EP10290086A EP2226400B1 EP 2226400 B1 EP2226400 B1 EP 2226400B1 EP 10290086 A EP10290086 A EP 10290086A EP 2226400 B1 EP2226400 B1 EP 2226400B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
strip
cooling
temperature
refrigerant
phase
Prior art date
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Active
Application number
EP10290086.7A
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German (de)
English (en)
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EP2226400A1 (fr
Inventor
Maroun Nemer
Maria Zoghaib
Denis Clodic
Diala Abdo
Stéphane Langevin
Patrick Dubois
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.)
John Cockerill SA
Original Assignee
Cockerill Maintenance and Ingenierie SA
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Publication date
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/12—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity with special arrangements for preheating or cooling the charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D9/00—Cooling of furnaces or of charges therein
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow

Definitions

  • the present invention relates to the cooling of a metal strip flowing in a cooling section of a continuous heat treatment line, such as a metal or organic annealing or coating line.
  • the cooling of the metal strips is carried out in a cooling section by blowing a gas, generally a mixture of nitrogen and hydrogen, through one or more chambers of cooling, equipped with holes or associated blowing tubes.
  • a gas generally a mixture of nitrogen and hydrogen
  • the constant concern of the designers of the cooling sections is both to cool as evenly as possible the band flowing in said section, and to avoid inducing instabilities and / or vibrations at the circulating strip.
  • the document EP-A-1,655,383 illustrates such a cooling device, in which a band circulates between two cooling boxes equipped with inclined blow tubes, at an inclination which is directed both upstream and / or downstream of the band in circulation, and towards the edges of it.
  • the strip is thus cooled on both sides by blowing the gaseous mixture concerned at a temperature below that of the strip.
  • the pressure required for blowing is provided by one or two associated fans.
  • the gaseous mixture heated by the heat exchange with the strip is cooled in a heat exchanger, generally a water exchanger, to be subsequently transferred to the cooling system via the fan or fans, being recirculated to the cooling chambers. cooling.
  • the heat transfer is dependent on the blowing distance between the strip and the outlet orifices of the gas mixture, and also on the geometry of the blowing and the blowing speed. It is well known that the heat transfer is more effective when the blowing distance is small and / or the blowing speed is high. However, there is a practical limit in increasing the blowing speed and in reducing the distance between the strip and the blowing system, since, starting from a certain threshold, there is the appearance of vibrations and / or oscillations of the band which can cause contact between the band and the blowing system, and create marks incompatible with the desired surface quality or even more seriously damage the band.
  • water has also been used as a cooling fluid, as illustrated in the document EP-A-0 343 103 wherein the rapid cooling of the strip is effected by means of water / air mist nozzles or alternatively in the document FR-A-2,796,965 wherein water / nitrogen nozzles are used.
  • water / air mist nozzles or alternatively in the document FR-A-2,796,965 wherein water / nitrogen nozzles are used.
  • the use of water as a coolant is of interest since heat transfer requires lower output speeds for the coolant, since it is based on heat exchange by evaporation of the water in the coolant. air or nitrogen, but this use has two major disadvantages.
  • the first drawback is that the heat transfer is limited by the saturation temperature of the water in the air or nitrogen non-condensable gases, and the second is that the high temperature steel inevitably undergoes oxidation when cooled by water / air or water / nitrogen fog, which in turn requires special stripping treatment which can be costly, and sometimes even impossible to perform in some lines such as galvanizing.
  • the object of the invention is to design a method and a cooling installation for cooling a moving metal strip with a high cooling rate, without generating vibrations and / or oscillations, while avoiding the need for a stripping or special surface treatment as a result of the cooling which would be the consequence of a more or less significant oxidation of the surface of the strip.
  • the aforementioned technical problem is solved according to the invention by a method of cooling a metal strip circulating in a cooling section of a continuous heat treatment line, consisting in projecting into the cooling section, on the surface of the strip to be cooled, a refrigerant capable of cooling the strip without oxidizing said strip, said process being remarkable in that the refrigerant medium is mainly composed of a phase-change body whose passage in the gaseous phase takes place at a temperature that is at once lower than the temperature of the strip to be cooled and close to the ambient ambient temperature, so that the energy exchange is performed as part of an endothermic process with a phase change of said phase change body and then said refrigerant can be recondensed to a pressure close to atmospheric pressure.
  • the refrigerant medium is in solid form, in particular in the form of flakes, having a triple point which is greater than the temperature of the ambient external medium, the endothermic process being carried out with a sublimation of said refrigerant at the surface of the strip to be cooled.
  • the refrigerant medium is a fluid, in particular in the form of fine droplets, having a normal boiling temperature which is higher than the ambient temperature of the ambient environment, the endothermic process effected with evaporation of said refrigerant at the surface of the strip to cool.
  • the evaporated refrigerant is recovered downstream of the cooling section to be recirculated, having undergone a condensation and separation process at the end of which a fraction of incondensables is isolated, said fraction being controlled to adjust the temperature condensing refrigerant to minimize energy consumption.
  • said fluid has at least 80% volume per volume of phase change fluid.
  • the phase-change fluid is pentane.
  • This may be pentane in the pure state, or alternatively a pentane / hexane mixture with 80/20 molar percentage.
  • the atmosphere prevailing in the cooling section is isolated from the ambient outside environment, in particular at the inlet and the outlet of the strip to be cooled, so as to allow permanent control of the refrigerant during the endothermic process. This is important not only for economic reasons, but also for safety reasons as some fluids that can be used can be flammable at high temperatures and therefore should not be mixed with the oxygen of the fuel. 'air.
  • the flow rate of refrigerant medium projected onto the surface of the strip is controlled to remain below a predetermined limit making the entire refrigerant medium is concerned by the change of phase.
  • the invention also relates to an installation intended for the implementation of a method having at least one of the abovementioned characteristics.
  • the nozzles of the cooling box are arranged with a segmentation, so as to follow a predetermined cooling slope as a function of the running speed of the strip.
  • the cooling box comprises an upstream section free of nozzles and a downstream section equipped with nozzles, with reference to the direction of circulation of the strip, said upstream section being equipped with a sensor for measuring the temperature of the band entering said box.
  • the cooling box is equipped, at the inlet and the outlet of the strip, airtight crossing chambers.
  • the installation comprises sensors for measuring the temperature of the strip upstream of the inlet and downstream of the outlet of the cooling box, said sensors serving to regulate the flow rate of the pump. recirculation as a function of the running speed of said band, which running speed is measured by an associated sensor outside said cooling box.
  • the tank / separator tank is internally equipped with a cooling coil operating at a temperature which is lower than the condensing temperature of the refrigerant medium used, in order to complete in said flask the processes of condensation and separation of the liquid phase. refrigerant and incondensable gases.
  • the tank / separator tank is equipped with a purge for extracting the incondensable gases.
  • the single figure schematically illustrates a rated installation 100 of implementation of the cooling method according to the invention.
  • a metal strip marked 1 flows in a cooling section denoted 4 of a continuous heat treatment line, which could be a line of annealing or metal or organic coating.
  • the line of passage of the band 1 is fixed by a lower return roller 2 and an upper return roller 3, on either side of the cooling section 4, the direction of circulation of the band 1 being shown schematically by arrows 50.
  • the cooling section 4 comprises a cooling box 5 which is crossed by the strip to be cooled 1.
  • the cooling box 5 is closed, and the crossing of the strip is effected in a sealed manner at the level of the airlock and output 8, 9 which are shown schematically here. It may be systems with flaps cooperating or not with support rollers, as is well known in the field of continuous treatment lines. Thanks to the input and output lock 8, 9, it is ensured that the atmosphere prevailing in the cooling section 4 is isolated from the ambient external environment, in particular at the inlet and the outlet of the strip. cool, so as to allow a permanent control of the refrigerant medium during cooling of said strip.
  • the cooling box 5 is internally equipped with projection ramps 6 arranged on either side of the passage plane of the strip, each ramp itself being provided with a plurality of spray nozzles 7 for projecting into the section. 4, on the surface of the strip 1 to be cooled, a particular refrigerant capable of cooling the strip without oxidizing said strip (unlike water often used in prior techniques).
  • a refrigerant medium mainly composed of a phase-change body whose passage in the gaseous phase takes place at a temperature which is at the lower than the temperature of the strip to be cooled and close to the ambient external environment, so that the energy exchange is carried out as part of an endothermic process with a phase change of said phase-change body, and then said refrigerant can be recondensed to a pressure close to atmospheric pressure.
  • the refrigerant medium is in solid form, in particular in the form of flakes, having a triple point which is greater than the temperature of the ambient external environment, the endothermic process performing with a sublimation of said refrigerant at the surface of the strip to be cooled.
  • CO 2 can be used .
  • the refrigerant is a fluid, in particular in the form of fine droplets, having a normal boiling temperature which is greater than the temperature. ambient external environment, the endothermic process being performed with an evaporation of said refrigerant at the surface of the strip to be cooled.
  • the evaporated refrigerant is recovered downstream of the cooling section 4 to be recirculated, having undergone a condensation and separation process at the end of which a fraction of incondensables is isolated, said fraction being controlled to adjust the condensing temperature of the refrigerant to minimize energy consumption.
  • a refrigerant which comprises at least 80% volume per volume of phase-change fluid.
  • pentane in the pure state, in particular liquid pentane, which evaporates at 35 ° C. under its own vapor pressure, therefore at ambient pressure.
  • It may alternatively be a mixture comprising predominantly pentane, with preferably at least 80% volume by volume of pentane.
  • pentane is of particular interest because of its normal boiling temperature of the order of 35 ° C, because it is sufficient to organize the heat exchange in a well sized exchanger with an external fluid (air or water) to condense it.
  • the refrigerant mass flow rate projected on the surface of the strip will preferably be controlled to remain below a predetermined limit so that all of the refrigerant is affected by the phase change.
  • flat cone spray nozzles are preferably used.
  • the droplets impacting the two faces of the strip then instantaneously undergo a phase change which induces a high energy absorption.
  • the injected refrigerant mass flow rate that evaporates depends, of course, on the number of spray nozzles used and the mass flow rate of each of them.
  • the geometric distribution of the spray nozzles depends on their angle of action, which is chosen so that the droplets impact the entire cooling surface.
  • this prior document relates only to the blow-cooling of a traditional gaseous mixture such as a mixture of nitrogen and hydrogen. It may also be provided that the spray nozzles are arranged with a segmentation, so as to follow a predetermined cooling slope according to the running speed of the band.
  • the installation 100 also comprises a condenser 13 connected downstream of the cooling box 5 via a booster 10 via respective ducts 11 and 12, which allows the refrigerant to be recondensed to a pressure close to atmospheric pressure.
  • the pipe 12 essentially containing a vapor phase is extended by a section 12 'in the condenser 13, which is produced here in the form of a conventional exchanger using an exchange circuit 14 traversed by water or air .
  • the outlet line 15 of the condenser 13 terminates in a balloon 16 which forms a reservoir and separator. There is indeed a liquid phase and incondensables that arrive together in this balloon 16, these two phases separating into a liquid reserve RL surmounted by a fraction of incondensable gas IG.
  • the incondensables present in the refrigerant which are typically nitrogen and possibly traces of hydrogen.
  • the cooling box 5 illustrated here comprises an upstream section 5.1 free of nozzles 7, and a downstream section 5.2 which is equipped with nozzles 7, with reference to the flow direction 50 of the strip 1.
  • the upstream section 5.1 is equipped with a sensor 34 which is used to measure the temperature of the band 1 entering said box. Due to the absence of nozzles, it can thus be ascertained, by an optical measurement of the temperature of the strip, that the totality of the refrigerant medium has turned into gas. Any droplet that has not undergone the phase transformation will flow into this section and will be evaporated, or sublimated when it comes to flakes.
  • the installation includes. also sensors 32, 33 for measuring the temperature of the strip 1, respectively upstream of the inlet and downstream of the outlet of the cooling box 5. These sensors 32, 33 serve to regulate the flow rate of the recirculation pump 22 as a function of the running speed of said band, which running speed is measured by an associated sensor 31 outside the cooling box 5.
  • Diagrammatically illustrated a central control unit 30 which receives information given by the speed sensor 31 and the temperature sensors 32, 33, 34, this information being transmitted by a wired network shown in phantom.
  • This control unit 30 makes it possible to send very precise operating instructions to the control member 35 of the recirculation pump 22.
  • the tank / separator tank 16 is internally equipped with a cooling coil 17, using its own refrigerant, which naturally runs at a temperature which is lower than the condensing temperature of the phase-change refrigerant. used for cooling the tape.
  • This cooling coil 17 makes it possible to complete in the flask 16 the processes for condensing and separating the liquid phase from the refrigerant medium and the incondensable gases.
  • the control of incondensables in the refrigerant is important because it makes it possible to adjust the condensing temperature: in fact, the lower the incondensable content, the lower the condensation temperature of the phase-change fluid.
  • the cooling coil 17 will typically operate at a temperature of 15 K to ensure further condensation of the phase change refrigerant and achieve the desired separation. It is then ensured that the incondensables accumulated at the cooling section are well separated from the working refrigerant, and that all the fluid to be pumped to the spray nozzles 7 is in the liquid state.
  • the safety valve 20 makes it possible for the circulation of the refrigerant to stop in case of emergency, such as the massive infiltration of air, or a malfunction of one of the elements of the circuit, a stop of movement of the band. , etc ...
  • the liquid refrigerant is pumped by the recirculation pump 22 to be sent directly to the spray nozzles 7 to resume the cycle.
  • the flow rate of the recirculation pump 22 is regulated by a controller (the unit 30) which uses as input data the temperatures of the input and output band of the control chamber. cooling, as well as the speed of circulation of the band. These data make it possible to effectively control the system, since the quantity of heat to be extracted from the band is naturally a function of the speed of its movement and the set point of the outlet temperature of the band, and also the differences in temperature between the inlet and the outlet of the cooling chamber. This amount of heat thus conditions the flow rate of the pump, and therefore the amount of refrigerant sprayed onto the strip.
  • the sealing chambers 8, 9 fitted to the cooling box 5 are particularly important when pentane is used, as has been advocated above, not only for reasons of economy (this would be true with any type of coolant), but especially for security reasons.
  • pentane like other analogous fluids conceivable, are flammable at high temperature (309 ° C for pentane), and should not be mixed with oxygen in the air.
  • the pentane composition in the box will therefore be continuously measured and monitored to be still well above the upper limit of flammability in the air. As such, it will be interesting to maintain the cooling box slightly overpressure. We can also provide an additional probe to monitor the percentage of oxygen in the atmosphere of the cooling box.
  • the work of the booster is regulated by the temperature of the refrigerant in the exchanger constituted by the condenser 13.
  • the saturation temperature of the gas increases.
  • the saturation temperature increases to 40 ° C.
  • the cooling fluid will be compressed so that the temperature difference between the pentane and the water or the cooling air, at the outlet of the exchanger, is adequate and that the phase change refrigerant can be completely condensed at the outlet.
  • the temperature of the cooling water or air must typically be controlled from 3 to 5 K below the normal boiling temperature of the refrigerant which, in the case of pentane, is at 35 ° C, which entails that the pentane, after evaporation, can be transferred to the condenser 13 by a simple booster 10, with an energy consumption the minimum system compared to a compressor.
  • phase-change body especially if it is a refrigerant whose normal boiling temperature is slightly higher than the ambient temperature, it is possible to optimize the consumption of energy of the overall system.

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Description

  • La présente invention concerne le refroidissement d'une bande métallique circulant dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement thermique en continu, telle qu'une ligne de recuit ou de revêtement métallique ou organique.
    • ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
  • Sur les lignes de traitement thermique en continu du type précité, le refroidissement des bandes métalliques est réalisé dans une section de refroidissement par soufflage d'un gaz, en général un mélange d'azote et d'hydrogène, à travers un ou plusieurs caissons de refroidissement, équipés de perçages ou de tubes de soufflage associés.
  • Le souci constant des concepteurs des sections de refroidissement est à la fois de refroidir de façon aussi homogène que possible la bande circulant dans ladite section, et d'éviter d'induire des instabilités et/ou vibrations au niveau de la bande en circulation.
  • Le document EP-A-1 655 383 illustre un tel dispositif de refroidissement, dans lequel une bande circule entre deux caissons de refroidissement équipés de tubes de soufflage inclinés, selon une inclinaison qui est dirigée à la fois vers l'amont et/ou l'aval de la bande en circulation, et vers les bords de celle-ci. Lors de son passage dans la section de refroidissement, la bande est ainsi refroidie sur ses deux faces grâce au soufflage du mélange gazeux concerné à une température inférieure à celle de la bande. La pression nécessaire au soufflage est assurée par un ou deux ventilateurs associés. Le mélange gazeux chauffé par l'échange thermique avec la bande est refroidi dans un échangeur, en général un échangeur à eau, pour être par la suite transféré jusqu'au système de refroidissement via le ou les ventilateurs, en étant recirculé vers les caissons de refroidissement.
  • On sait que le transfert thermique est dépendant de la distance de soufflage entre la bande et les orifices de sortie du mélange gazeux, et aussi de la géométrie du soufflage et de la vitesse de soufflage. Il est bien connu que le transfert thermique est d'autant plus efficace que la distance de soufflage est petite et/ou que la vitesse de soufflage est élevée. Cependant, on se heurte à une limite pratique dans l'augmentation de la vitesse de soufflage et dans la diminution de la distance entre la bande et le système de soufflage, car, à partir d'un certain seuil, on relève l'apparition de vibrations et/ou d'oscillations de la bande qui peuvent provoquer un contact entre la bande et le système de soufflage, et créer des marques incompatibles avec la qualité de surface recherchée, voire détériorer plus gravement la bande.
  • En variante du soufflage de mélange gazeux, on a également utilisé l'eau comme fluide de refroidissement, comme cela est illustré dans le document EP-A-0 343 103 dans lequel le refroidissement rapide de la bande s'effectue au moyen de gicleurs à brouillard eau/air, ou en variante dans le document FR-A-2 796 965 dans lequel on utilise des gicleurs à eau/azote. On retrouve le même enseignement dans les documents US-A-6 054 095 , US-A-5 902 543 , US-A-4 934 445 , DE-A-44 29 203 et JP-A-02 170925 .
  • L'utilisation de l'eau comme fluide de refroidissement est intéressante dans la mesure où le transfert de chaleur requiert des vitesses de sortie moindres pour le fluide de refroidissement, puisqu'il est basé sur un échange de chaleur par évaporation de l'eau dans l'air ou l'azote, mais cette utilisation présente deux inconvénients importants. Le premier inconvénient est que le transfert de chaleur est limité par la température de saturation de l'eau dans les gaz incondensables air ou azote, et le second est que l'acier à haute température subit inévitablement une oxydation lorsqu'il est refroidi par un brouillard eau/air ou eau/azote, ce qui nécessite par la suite un traitement spécial de décapage qui peut s'avérer coûteux, et parfois même impossible à exécuter dans certaines lignes comme celles de galvanisation.
  • L'arrière-plan technologique est également illustré par les documents US-A-4 399 658 , US-A-3 728 869 et DE-A-44 29203 .
  • Il existe donc un besoin d'un procédé de refroidissement plus performant, capable d'augmenter significativement la vitesse de refroidissement d'une bande métallique en défilement, sans pour autant mettre la bande en vibration et/ou en oscillation, ni provoquer une oxydation de ladite bande.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention a pour but de concevoir un procédé et une installation de refroidissement permettant de refroidir une bande métallique en défilement, avec une vitesse de refroidissement élevée, sans générer de vibrations et/ou d'oscillations, tout en évitant la nécessité d'un décapage ou d'un traitement de surface spécial à la suite du refroidissement qui serait la conséquence d'une oxydation plus ou moins importante de la surface de la bande.
    • DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION
  • Le problème technique précité est résolu conformément à l'invention grâce à un procédé de refroidissement d'une bande métallique circulant dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement thermique en continu, consistant à projeter dans la section de refroidissement, sur la surface de la bande à refroidir, un médium frigorigène capable de refroidir la bande sans oxyder ladite bande, ledit procédé étant remarquable en ce que le médium frigorigène est majoritairement composé d'un corps à changement de phase dont le passage en phase gazeuse s'effectue à une température qui est à la fois inférieure à la température de la bande à refroidir et proche de la température du milieu extérieur ambiant, de sorte que l'échange d'énergie est réalisé dans le cadre d'un processus endothermique avec un changement de phase dudit corps à changement de phase et qu'ensuite ledit médium frigorigène peut être recondensé à une pression proche de la pression atmosphérique.
  • Grâce à l'utilisation d'un processus endothermique avec un changement de phase, on parvient à réaliser un important transfert d'énergie qui ne dépend que faiblement de la vitesse de soufflage, ce qui permet d'éviter les risques précités de mise en vibrations et/ou d'oscillations de la bande métallique refroidie. En fait, le transfert d'énergie dépend naturellement du type de médias frigorigènes utilisés, mais surtout de la quantité soufflée, et donc évaporée ou sublimée par suite du changement de phase qui s'opère au voisinage de la surface de la bande. De plus, on supprime les inconvénients précités des techniques antérieures utilisant l'eau comme fluide de refroidissement.
  • Conformément à un mode d'exécution particulier ne faisant pas partie du procédé de l'invention, le médium frigorigène est sous forme solide, en particulier sous forme de paillettes, présentant un point triple qui est supérieur à la température du milieu extérieur ambiant, le processus endothermique s'effectuant avec une sublimation dudit médium frigorigène au niveau de la surface de la bande à refroidir.
  • Conformément à un mode d'exécution du procédé de l'invention, le médium frigorigène est un fluide, en particulier sous forme de fines gouttelettes, présentant une température normale d'ébullition qui est supérieure à la température du milieu extérieur ambiant, le processus endothermique s'effectuant avec une évaporation dudit médium frigorigène au niveau de la surface de la bande à refroidir.
  • Dans la pratique, l'utilisation d'un fluide frigorigène apparaît préférable non seulement en termes de performance, mais aussi pour la plus grande facilité de réalisation et de pilotage de l'installation associée.
  • Avantageusement, le fluide frigorigène évaporé est récupéré en aval de la section de refroidissement pour être recirculé, en ayant subi un processus de condensation et de séparation à l'issue duquel une fraction d'incondensables est isolée, ladite fraction étant contrôlée pour ajuster la température de condensation du fluide frigorigène en vue de minimiser la consommation d'énergie.
  • En cas d'utilisation d'un fluide frigorigène, il est préféré que ledit fluide comporte au moins 80 % volume par volume de fluide à changement de phase.
  • Avantageusement alors, le fluide à changement de phase est du pentane. Ce pourra être du pentane à l'état pur, ou en variante un mélange pentane/hexane à 80/20 de pourcentage molaire.
  • De préférence encore, l'atmosphère régnant dans la section de refroidissement est isolée du milieu extérieur ambiant, en particulier au niveau de l'entrée et de la sortie de la bande à refroidir, de façon à permettre un contrôle permanent du médium frigorigène lors du processus endothermique. Ceci est important non seulement pour des questions d'ordre économique, mais aussi pour des questions de sécurité dans la mesure où certains fluides susceptibles d'être utilisés peuvent être inflammables à haute température et donc ne doivent pas être mélangés à l'oxygène de l'air.
  • Avantageusement enfin, le débit masse de médium frigorigène projeté sur la surface de la bande est contrôlé pour rester inférieur à une limite prédéterminée faisant en sorte que la totalité du médium frigorigène soit concerné par le changement de phase.
  • L'invention concerne également une installation destinée à la mise en oeuvre d'un procédé présentant l'une au moins des caractéristiques précitées.
  • Conformément à l'invention, l'installation comporte :
    • une section de refroidissement comportant un caisson de refroidissement traversé de façon étanche par la bande à refroidir, ledit caisson étant équipé intérieurement de buses agencées pour projeter sur les deux faces de ladite bande un média frigorigène majoritairement composé d'un corps à changement de phase dont le passage en phase gazeuse s'effectue à une température qui est à la fois inférieure à la température de la bande à refroidir et proche de la température du milieu extérieur ambiant ;
    • un condenseur connecté en aval du caisson de refroidissement par l'intermédiaire d'un surpresseur, permettant de recondenser le médium frigorigène à une pression proche de la pression atmosphérique ;
    • un ballon formant réservoir/séparateur connecté en aval du condenseur ; et
    • une pompe de recirculation connectée en aval du ballon réservoir/séparateur par l'intermédiaire d'une vanne de sécurité, et connectée en amont du caisson de refroidissement.
  • On pourra prévoir que les buses du caisson de refroidissement sont agencées avec une segmentation, de façon à pouvoir suivre une pente de refroidissement prédéterminée en fonction de la vitesse de défilement de la bande.
  • On pourra également prévoir que le caisson de refroidissement comporte une section amont exempte de buses et une section aval équipée de buses, par référence au sens de circulation de la bande, ladite section amont étant équipée d'un capteur de mesure de la température de la bande entrant dans ledit caisson.
  • Conformément à une autre caractéristique avantageuse, le caisson de refroidissement est équipé, au niveau de l'entrée et de la sortie de la bande, de sas de traversée étanches.
  • Il est par ailleurs intéressant de prévoir que l'installation comporte des capteurs de mesure de la température de la bande en amont de l'entrée et en aval de la sortie du caisson de refroidissement, lesdits capteurs servant à réguler le débit de la pompe de recirculation en fonction de la vitesse de défilement de ladite bande, laquelle vitesse de défilement est mesurée par un capteur associé extérieur audit caisson de refroidissement.
  • Avantageusement encore, le ballon réservoir/séparateur est équipé intérieurement d'un serpentin frigorifique fonctionnant à une température qui est inférieure à la température de condensation du médium frigorigène utilisé, afin de compléter dans ledit ballon les processus de condensation et de séparation de la phase liquide du médium frigorigène et des gaz incondensables. En particulier, le ballon réservoir/séparateur est équipé d'une purge permettant d'extraire les gaz incondensables.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, concernant un mode de réalisation particulier, en référence au dessin annexé qui illustre une installation de mise en oeuvre du procédé.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • Il sera fait référence à la figure unique du dessin annexé, qui illustre schématiquement une installation de mise en oeuvre du procédé de l'invention.
    • DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE DE L'INVENTION
  • La figure unique illustre schématiquement une installation notée 100 de mise en oeuvre du procédé de refroidissement conforme à l'invention. Une bande métallique notée 1 circule dans une section de refroidissement notée 4 d'une ligne de traitement thermique en continu, qui pourrait être une ligne de recuit ou de revêtement métallique ou organique.
  • Conformément à l'arrière-plan technologique, la ligne de passage de la bande 1 est fixée par un rouleau de renvoi inférieur 2 et un rouleau de renvoi supérieur 3, de part et d'autre de la section de refroidissement 4, le sens de circulation de la bande 1 étant schématisé par des flèches 50.
  • La section de refroidissement 4 comporte un caisson de refroidissement 5 qui est traversé par la bande à refroidir 1. Le caisson de refroidissement 5 est fermé, et la traversée de la bande s'effectue de façon étanche au niveau de sas d'entrée et de sortie 8 ,9 qui sont représentés ici schématiquement. Il pourra s'agir de systèmes à volets coopérant ou non avec des rouleaux d'appui, ainsi que cela est bien connu dans le domaine des lignes de traitement en continu. Grâce aux sas d'entrée et de sortie 8, 9, on est assuré que l'atmosphère régnant dans la section de refroidissement 4 est isolée du milieu extérieur ambiant, en particulier au niveau de l'entrée et de la sortie de la bande à refroidir, de façon à permettre un contrôle permanent du médium frigorigène lors du refroidissement de ladite bande.
  • Le caisson de refroidissement 5 est équipé intérieurement de rampes de projection 6 agencées de part et d'autre du plan de passage de la bande, chaque rampe étant elle-même pourvue d'une pluralité de buses de pulvérisation 7 permettant de projeter dans la section de refroidissement 4, sur la surface de la bande 1 à refroidir, un médium frigorigène particulier capable de refroidir la bande sans oxyder ladite bande (à la différence de l'eau souvent utilisée dans les techniques antérieures).
  • Il est en effet prévu, conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, de projeter sur la bande un médium frigorigène majoritairement composé d'un corps à changement de phase dont le passage en phase gazeuse s'effectue à une température qui est à la fois inférieure à la température de la bande à refroidir et proche du milieu extérieur ambiant, de sorte que l'échange d'énergie est réalisé dans le cadre d'un processus endothermique avec un changement de phase dudit corps à changement de phase, et qu'ensuite ledit médium frigorigène peut être recondensé à une pression proche de la pression atmosphérique.
  • Le fait que le refroidissement soit provoqué par le changement de phase d'au moins un composant du médium frigorigène fait que l'on ne dépend que faiblement de la vitesse de soufflage, ce qui est avantageux pour la stabilité de défilement de la bande car on réduit le risque de voir apparaître des vibrations et/ou des oscillations de ladite bande. De plus, on supprime les inconvénients des techniques antérieures utilisant l'eau comme fluide de refroidissement (oxydation de la bande et nécessité de prévoir un traitement ultérieur de décapage).
  • Dans un mode d'exécution, ne faisant pas partie de l'invention, le médium frigorigène est sous forme solide, en particulier sous forme de paillettes, présentant un point triple qui est supérieur à la température du milieu extérieur ambiant, le processus endothermique s'effectuant avec une sublimation dudit médium frigorigène au niveau de la surface de la bande à refroidir. On pourra par exemple utiliser du CO2.
  • Cependant, si l'on prend justement l'exemple du CO2 qui se sublime à la pression atmosphérique à -78°C, dans le cas où l'atmosphère est entièrement constituée de CO2 dans la section de refroidissement, ou à des températures inférieures dans le cas où le CO2 est à une pression partielle inférieure à la pression atmosphérique, on aura en général besoin d'un taux de compression élevé pour organiser la recirculation du médium frigorigène, ce qui peut s'avérer peu avantageux au niveau de la consommation énergétique.
  • C'est pour cela que l'on préférera souvent un autre mode d'exécution du procédé, dans lequel le médium frigorigène est un fluide, en particulier sous forme de fines gouttelettes, présentant une température normale d'ébullition qui est supérieure à la température du milieu extérieur ambiant, le processus endothermique s'effectuant avec une évaporation dudit médium frigorigène au niveau de la surface de la bande à refroidir.
  • D'une façon générale, il sera intéressant de prévoir que le fluide frigorigène évaporé est récupéré en aval de la section de refroidissement 4 pour être recirculé, en ayant subi un processus de condensation et de séparation à l'issue duquel une fraction d'incondensables est isolée, ladite fraction étant contrôlée pour ajuster la température de condensation du fluide frigorigène en vue de minimiser la consommation d'énergie.
  • Conformément à une caractéristique avantageuse, on utilise un fluide frigorigène qui comporte au moins 80 % volume par volume de fluide à changement de phase.
  • Parmi les différents hydrocarbures envisageables, l'utilisation du pentane comme fluide ou composant de fluide à changement de phase, apparaît à ce titre particulièrement intéressante.
  • On pourra utiliser du pentane à l'état pur, en particulier du pentane liquide qui s'évapore à 35°C sous sa propre tension de vapeur, donc à pression ambiante.
  • Il pourra en variante s'agir d'un mélange comportant majoritairement du pentane, avec de préférence au moins 80% volume par volume de pentane.
  • On pourrait envisager des mélanges tels que des mélanges de pentane et d'azote, mais, avec de tels mélanges, la consommation en énergie du système global resterait quelque peu pénalisante du fait de l'évaporation du pentane dans un gaz incondensable qui limite la chaleur latente de vaporisation en fonction de la pression partielle du pentane dans l'azote.
  • Au contraire, un mélange pentane/hexane à 80/20 de pourcentage molaire apparaît beaucoup plus intéressant. Un tel mélange commence à s'évaporer à partir de 39,5°C, pour être complètement à l'état gazeux à 43°C.
  • On aura compris que le pentane présente un intérêt tout particulier du fait de sa température normale d'ébullition de l'ordre de 35°C, car il suffit d'organiser l'échange thermique dans un échangeur bien dimensionné avec un fluide extérieur (air ou eau) pour le condenser.
  • En variante, on pourra aussi envisager d'utiliser de l'heptane ou un mélange pentane/heptane.
  • Plus généralement, le débit masse de médium frigorigène projeté sur la surface de la bande sera de préférence contrôlé pour rester inférieur à une limite prédéterminée faisant en sorte que la totalité du médium frigorigène soit concernée par le changement de phase.
  • Afin d'obtenir une répartition homogène du fluide frigorigène à évaporer au niveau de la surface de la bande, et de s'assurer que tout le fluide frigorigène s'est évaporé, on utilisera en particulier des buses de pulvérisation telles que les buses 7, agencées pour pulvériser le fluide en fines gouttelettes sur la totalité de la surface de la bande en vue d'un transfert thermique homogène, avec un débit massique peu important et une régulation particulièrement simple de la quantité de chaleur à absorber. Il sera alors intéressant de prévoir alors que la quantité de chaleur à échanger soit contrôlée par le débit masse de fluide pulvérisé.
  • Ce qui précède vaut évidemment pour le cas d'un médium frigorigène sous forme solide, ne faisant pas partie de l'invention, pour lequel il convient de s'assurer que la totalité du médium frigorigène s'est sublimée par suite de sa pulvérisation par exemple en paillettes sur la totalité de la surface de la bande.
  • Dans la pratique, dans le cas d'un fluide frigorigène, on utilisera de préférence des buses de pulvérisation à cônes plats. Les gouttelettes impactant les deux faces de la bande subissent alors instantanément un changement de phase qui induit une importante absorption d'énergie.
  • Le débit masse injecté de fluide frigorigène qui s'évapore dépend bien entendu du nombre de buses de pulvérisation utilisées et du débit massique de chacune de celles-ci. La distribution géométrique des buses de pulvérisation dépend de leur angle d'action, lequel est choisi pour que les gouttelettes impactent la totalité de la surface de refroidissement. On pourra à ce titre se référer au document EP-A-1 655 383 qui contient un enseignement précieux sur l'inclinaison des tubes de projection, étant entendu que ce document antérieur ne concerne que le refroidissement par soufflage d'un mélange gazeux traditionnel tel qu'un mélange d'azote et d'hydrogène. On pourra également prévoir que les buses de pulvérisation soient agencées avec une segmentation, de façon à pouvoir suivre une pente de refroidissement prédéterminée en fonction de la vitesse de défilement de la bande.
  • Si l'on revient maintenant à la figure unique du dessin annexé, on constate que l'installation 100 comporte également un condenseur 13 connecté en aval du caisson de refroidissement 5 par l'intermédiaire d'un surpresseur 10, via des canalisations respectives 11 et 12, ce qui permet de recondenser le médium frigorigène à une pression proche de la pression atmosphérique. La canalisation 12 contenant essentiellement une phase vapeur se prolonge par un tronçon 12' dans le condenseur 13, lequel est réalisé ici sous la forme d'un échangeur classique utilisant un circuit d'échange 14 traversé par de l'eau ou de l'air. La canalisation de sortie 15 du condenseur 13 aboutit à un ballon 16 qui forme réservoir et séparateur. Il y a en effet une phase liquide et des incondensables qui arrivent ensemble dans ce ballon 16, ces deux phases se séparant en une réserve liquide RL surmontée d'une fraction d'incondensables gazeux IG.
  • En sortie du ballon formant réservoir/séparateur 16, on trouve une canalisation 19 menant à une vanne de sécurité 20, puis une canalisation 21 arrivant à une pompe de recirculation 22 qui est connectée en amont du caisson de refroidissement 5 par une canalisation 23.
  • Ainsi, après évaporation du fluide à changement de phase pulvérisé dans la section de refroidissement, celui-ci est condensé dans le condenseur externe 13, et on contrôle, en aval dudit condenseur, les incondensables présents dans le fluide frigorigène, qui sont typiquement de l'azote et éventuellement des traces d'hydrogène.
  • Il est à noter que le caisson de refroidissement 5 illustré ici comporte une section amont 5.1 exempte de buses 7, et une section aval 5.2 qui est équipée de buses 7, par référence au sens de circulation 50 de la bande 1. La section amont 5.1 est équipée d'un capteur 34 qui sert à mesurer la température de la bande 1 entrant dans ledit caisson. Du fait de l'absence de buses, on peut ainsi s'assurer, par une mesure optique de la température de la bande, que la totalité du médium frigorigène s'est bien transformée en gaz. Toute gouttelette n'ayant pas subi la transformation de phase s'écoulera dans cette section et sera évaporée, ou sublimée lorsqu'il s'agit de paillettes.
  • L'installation comporte. également des capteurs 32, 33 de mesure de la température de la bande 1, respectivement en amont de l'entrée et en aval de la sortie du caisson de refroidissement 5. Ces capteurs 32, 33 servent à réguler le débit de la pompe de recirculation 22 en fonction de la vitesse de défilement de ladite bande, laquelle vitesse de défilement est mesurée par un capteur associé 31 extérieur au caisson de refroidissement 5.
  • On a illustré schématiquement une unité centrale de pilotage 30 qui reçoit des informations données par le capteur de vitesse 31 et les capteurs de température 32, 33, 34, ces informations étant transmises par un réseau filaire illustré en trait mixte. Cette unité de pilotage 30 permet d'envoyer des instructions de fonctionnement très précises à l'organe de commande 35 de la pompe de recirculation 22.
  • On constate également sur la figure que le ballon réservoir/séparateur 16 est équipé intérieurement d'un serpentin frigorifique 17, utilisant son propre fluide frigorigène, lequel fonctionne naturellement à une température qui est inférieure à la température de condensation du médium frigorigène à changement de phase utilisé pour le refroidissement de la bande. Ce serpentin frigorifique 17 permet de compléter dans le ballon 16 les processus de condensation et de séparation de la phase liquide du médium frigorigène et des gaz incondensables. Le contrôle des incondensables dans le fluide frigorigène est important, car il permet d'ajuster la température de condensation : en effet, moins la teneur en incondensables est élevée, moins la température de condensation du fluide à changement de phase est élevée.
  • On pourra en outre prévoir une purge 18 en partie haute du ballon 16 afin d'extraire les gaz incondensables. Ceci permet d'éviter que les incondensables s'accumulent au fur et à mesure du fonctionnement de l'installation, ce qui affecterait à la longue le rendement de celle-ci. Le serpentin frigorifique 17 fonctionnera typiquement à une température de 15K pour garantir une condensation plus poussée du fluide frigorigène à changement de phase et obtenir la séparation désirée. On est alors assuré que les incondensables accumulés au niveau de la section de refroidissement sont bien séparés du fluide frigorigène de travail, et que tout le fluide à pomper jusqu'aux buses de pulvérisation 7 est bien à l'état liquide.
  • La vanne de sécurité 20 permet quant à elle l'arrêt de circulation du médium frigorigène en cas d'urgence, comme l'infiltration massive d'air, ou un dysfonctionnement d'un des éléments du circuit, un arrêt de défilement de la bande, etc... Le fluide frigorigène liquide est pompé par la pompe de recirculation 22 pour être envoyé directement aux buses de pulvérisation 7 afin de reprendre le cycle.
  • Ainsi que cela a été dit plus haut, le débit de la pompe de recirculation 22 est régulé par un automate (l'unité 30) qui utilise comme données d'entrée les températures de la bande en entrée et en sortie de l'enceinte de refroidissement, ainsi que la vitesse de circulation de la bande. Ces données permettent de contrôler efficacement le système, car la quantité de chaleur devant être extraite de la bande est naturellement fonction de la vitesse de défilement de celle-ci et de la consigne de la température de sortie de la bande, et aussi des écarts de température entre l'entrée et la sortie de l'enceinte de refroidissement. Cette quantité de chaleur conditionne ainsi le débit de la pompe, et donc la quantité de fluide frigorigène pulvérisé sur la bande.
  • Les sas d'étanchéité 8, 9 équipant le caisson de refroidissement 5 sont particulièrement importants lorsque l'on utilise du pentane, comme cela a été préconisé plus haut, non seulement pour des questions d'économie (cela serait vrai avec tout type de fluide de refroidissement), mais surtout pour des raisons de sécurité. En effet, le pentane, comme d'autres fluides analogues envisageables, sont inflammables à haute température (309°C pour le pentane), et ne doivent donc pas être mélangés à l'oxygène de l'air. La composition en pentane dans le caisson sera donc mesurée en permanence et contrôlée pour être toujours largement au-dessus de la limite supérieure d'inflammabilité dans l'air. A ce titre, il sera intéressant de maintenir le caisson de refroidissement en légère surpression. On pourra d'ailleurs prévoir une sonde supplémentaire pour surveiller le pourcentage d'oxygène dans l'atmosphère du caisson de refroidissement.
  • Par ailleurs, pour optimiser la consommation d'énergie du surpresseur 10, le travail de ce dernier est régulé par la température du fluide frigorigène dans l'échangeur que constitue le condenseur 13. A pression supérieure à la pression atmosphérique, la température de saturation des gaz augmente. Pour le pentane par exemple, à une pression de 1,15 bar, la température de saturation augmente jusqu'à 40°C. Suivant la température du fluide frigorigène dans l'échangeur, le fluide de refroidissement va être comprimé de façon à ce que l'écart de températures entre le pentane et l'eau ou l'air de refroidissement, à la sortie de l'échangeur, soit adéquat et que le fluide frigorigène à changement de phase puisse être complètement condensé en sortie. La température de l'eau ou de l'air de refroidissement doit être typiquement contrôlée de 3 à 5 K en dessous de la température normale d'ébullition du fluide frigorigène qui, dans le cas du pentane, est à 35°C, ce qui entraîne que le pentane, après évaporation, peut être transféré au condenseur 13 par un simple surpresseur 10, avec une consommation énergétique du système minimale comparativement à un compresseur.
  • On est ainsi parvenu à mettre en oeuvre un refroidissement particulièrement efficace, avec un transfert d'énergie rapide ne dépendant que faiblement des vitesses de soufflage, tout en évitant des risques d'oxydation induisant la nécessité d'un décapage ultérieur.
  • La mise en oeuvre d'un tel processus endothermique avec un changement de phase dans le cadre du refroidissement d'une bande métallique en circulation représente ainsi un progrès notable par rapport aux techniques traditionnelles de refroidissement utilisant un mélange gazeux tel qu'un mélange d'azote et d'hydrogène, ou surtout qu'un brouillard eau/air ou eau/azote, cas dans lequel on ne peut éviter une oxydation de la bande, et de ce fait la nécessité de prévoir un traitement ultérieur de décapage.
  • En outre, grâce au choix judicieux du corps à changement de phase, surtout s'il s'agit d'un fluide frigorigène dont la température normale d'ébullition est légèrement supérieure à la température du milieu ambiant, on parvient à optimiser la consommation en énergie du système global.
  • L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims (16)

  1. Procédé de refroidissement d'une bande métallique circulant dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement thermique en continu, consistant à projeter dans la section de refroidissement (4), sur la surface de la bande (1) à refroidir, un médium frigorigène capable de refroidir la bande (1) sans oxyder ladite bande, caractérisé en ce que le médium frigorigène est majoritairement composé d'un corps à changement de phase dont le passage en phase gazeuse s'effectue à une température qui est à la fois inférieure à la température de la bande à refroidir (1) et proche de la température du milieu extérieur ambiant, de sorte que l'échange d'énergie est réalisé dans le cadre d'un processus endothermique avec un changement de phase dudit corps à changement de phase et qu'ensuite ledit médium frigorigène peut être recondensé à une pression proche de la pression atmosphérique, le corps à changement de phase comportant au moins un hydrocarbure parmi le pentane, l'hexane ou l'heptane.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le médium frigorigène est un fluide, en particulier sous forme de fines gouttelettes, présentant une température normale d'ébullition qui est supérieure à la température du milieu extérieur ambiant, le processus endothermique s'effectuant avec une évaporation dudit médium frigorigène au niveau de la surface de la bande à refroidir (1).
  3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le fluide frigorigène évaporé est récupéré en aval de la section de refroidissement (4) pour être recirculé, en ayant subi un processus de condensation et de séparation à l'issue duquel une fraction d'incondensables est isolée, ladite fraction étant contrôlée pour ajuster la température de condensation du solide ou du fluide frigorigène en vue de minimiser la consommation d'énergie.
  4. Procédé selon la revendication 2 , caractérisé en ce que le fluide frigorigène comporte au moins 80 % volume par volume de fluide à changement de phase.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide à changement de phase est du pentane.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est du pentane à l'état pur.
  7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est un mélange pentane/hexane à 80/20 de pourcentage molaire.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'atmosphère régnant dans la section de refroidissement (4) est isolée du milieu extérieur ambiant, en particulier au niveau de l'entrée et de la sortie de la bande (1) à refroidir, de façon à permettre un contrôle permanent du médium frigorigène lors du processus endothermique.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le débit masse de médium frigorigène projeté sur la surface de la bande (1) est contrôlé pour rester inférieur à une limite prédéterminée faisant en sorte que la totalité du médium frigorigène soit concernée par le changement de phase.
  10. Installation (100) destinée à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte :
    - une section de refroidissement (4) comportant un caisson de refroidissement (5) traversé de façon étanche par la bande à refroidir (1), ledit caisson étant équipé intérieurement de buses (7) agencées pour projeter sur les deux faces de ladite bande un médium frigorigène majoritairement composé d'un corps à changement de phase dont le passage en phase gazeuse s'effectue à une température qui est à la fois inférieure à la température de la bande (1) à refroidir et proche de la température du milieu extérieur ambiant ;
    - un condenseur (13) connecté en aval du caisson de refroidissement (5) par l'intermédiaire d'un surpresseur (10), permettant de recondenser le médium frigorigène à une pression proche de la pression atmosphérique ;
    - un ballon formant réservoir/séparateur (16) connecté en aval du condenseur (13) ; et
    - une pompe de recirculation (22) connectée en aval du ballon réservoir/séparateur (16) par l'intermédiaire d'une vanne de sécurité (20), et connectée en amont du caisson de refroidissement (5).
  11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les buses (7) du caisson de refroidissement (5) sont agencées avec une segmentation, de façon à pouvoir suivre une pente de refroidissement prédéterminée en fonction de la vitesse de défilement de la bande.
  12. installation selon la revendication 10 ou la revendication 11, caractérisée en ce que le caisson de refroidissement (5) comporte une section amont (5.1) exempte de buses (7) et une section aval (5.2) équipée de buses (7), par référence au sens de circulation (50) de la bande (1), ladite section amont (5.1) étant équipée d'un capteur (34) de mesure de la température de la bande (1) entrant dans ledit caisson.
  13. Installation selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le caisson de refroidissement (5) est équipé, au niveau de l'entrée et de la sortie de la bande (1), de sas de traversée étanches (8, 9).
  14. Installation selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte des capteurs (32, 33) de mesure de la température de la bande (1) en amont de l'entrée et en aval de la sortie du caisson de refroidissement (5), lesdits capteurs servant à réguler le débit de la pompe de recirculation (22) en fonction de la vitesse de défilement de ladite bande, laquelle vitesse de défilement est mesurée par un capteur associé (31) extérieur audit caisson de refroidissement.
  15. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le ballon réservoir/séparateur (16) est équipé intérieurement d'un serpentin frigorifique (17) fonctionnant à une température qui est inférieure à la température de condensation du médium frigorigène utilisé, afin de compléter dans ledit ballon les processus de condensation et de séparation de la phase liquide du médium frigorigène et des gaz incondensables.
  16. installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que le ballon réservoir/séparateur (16) est équipé d'une purge (18) permettant d'extraire les gaz incondensables.
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