EP3645173B1 - Dispositif de refroidissement de fils galvanisés - Google Patents

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EP3645173B1
EP3645173B1 EP18732813.3A EP18732813A EP3645173B1 EP 3645173 B1 EP3645173 B1 EP 3645173B1 EP 18732813 A EP18732813 A EP 18732813A EP 3645173 B1 EP3645173 B1 EP 3645173B1
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EP
European Patent Office
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fluid
purge
cooling system
spray
projection
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EP18732813.3A
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EP3645173A1 (fr
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Loïc RICHE
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ArcelorMittal Bissen and Bettembourg SA
Original Assignee
ArcelorMittal Bissen and Bettembourg SA
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Publication date
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • 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
    • 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
    • C21D9/5732—Continuous furnaces for strip or wire with cooling of wires; of rods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C23C2/29—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated
    • C23C2/36—Elongated material
    • C23C2/38—Wires; Tubes
    • 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
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling

Definitions

  • the invention relates to the field of wire coating, more particularly to the dip coating of moving wires, such as for example the galvanizing of metal wires. More particularly still, the invention relates to a device for cooling coated wires, in particular coated metal wires emerging from a continuous hot-dip galvanizing bath, or more generally from an anti-corrosion bath.
  • Continuous hot-dip galvanizing of metal wire generally consists of immersing a metal wire in a bath of molten metal (zinc-based alloy); to control the load of the metal coating on the moving wire by means of a gas projection wiping system at the outlet of the galvanizing bath; and finally to cool the wire to an acceptable temperature before contact between the galvanizing coating and the driving parts of the moving wire. It is well known to those skilled in the art to cool a moving metal wire by spraying water, gas, or a water / gas mixture. In a continuous galvanizing line of metal wires, several wires move in parallel with respect to each other; and it is known for post-galvanizing cooling to use cooling devices forming a water jet oriented on each of the wires to be cooled.
  • Each water jet is conventionally formed by a nozzle oriented towards a running wire and connected to a water supply pipe.
  • the nozzle is generally directed towards the wire in a direction forming a substantially acute angle with the direction of travel of the wire so that the water jet, at the level of the apex of its path, contacts the wire before falling back into a tray behind the wire.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the state of the art, in particular of the aforementioned state of the art. More particularly, the object of the invention is to provide a cooling system the implementation of which is simple, and which allows rapid stopping of the projection of water towards the wires for better operator safety.
  • the purge means is therefore provided to cause a loss of pressure, preferably almost instantaneous, in the internal fluid passage of the projection head, by evacuation of the fluid.
  • This purge means which will act downstream of the service valve, allows the cooling fluid to be evacuated to a position closer to the projection orifices, which results in an immediate stopping of the water projection.
  • the effects are immediate and in this sense innovative compared to the state of the art: more risk of water being splashed on the surface of the molten galvanizing bath.
  • the major risks consist in trapping a drop of liquid, in particular water, in the molten metal bath (most often between 400 and 750 ° C depending on the metal coatings or between 50 and 300 ° C for organic coatings. or polymers).
  • the vaporization energy of the drop of water is accompanied by a strong volumetric expansion, and projects the liquid metal several meters away generating very high risk of burns which can even be fatal for a nearby operator.
  • the activation (triggering) of the purge means in the system of the invention therefore makes it possible to suddenly stop the spraying of water and to prevent such droplets from falling into the bath of molten metal.
  • the purge means of the present system is particularly advantageous for instantaneous shutdown of the cooling system, and will also be called emergency purge means. But as will be seen, the purging means can also be used for a planned maintenance shutdown or for any current operation.
  • the purge means is of the vacuum type, which allows forced evacuation of the cooling fluid out of the internal passage of the projection head.
  • the emergency purge means advantageously comprises a cooling fluid suction means.
  • the emergency purge means comprises for each head a purge line connecting the control head (in particular a purge orifice), via a purge solenoid valve, to the suction means (for example the vacuum chamber ).
  • the activation of the emergency purge means is advantageously coupled with the closing of the service valve. That is, the cooling system control module is designed so that when an emergency stop of a given spray head is desired, activation of the emergency purge means ( opening of the purge solenoid valve) is carried out substantially simultaneously with the closing of the service valve.
  • the figure 1 presents a cooling system 10 for an installation for galvanizing metal wires.
  • the installation is not shown, however we can see a series of wires 11 arranged one beside the other and extending vertically.
  • the cooling system 10 is placed above the galvanizing bath, and the wires 11 coming out of the bath run vertically, side by side.
  • the wires coated with a layer of anti-corrosion coating, partially solidified are first wiped with a gas jet (most often in air or an air-neutral gas mixture), then are cooled. by water jets as mentioned in connection with the description of the prior art.
  • the present cooling system 10 will therefore be advantageously used to produce such jets of water.
  • the cooling system 10 includes a power supply 12 with an internal chamber 14 for a cooling fluid; the power supply 12 is also called a collector.
  • the power supply 12 has the shape of an elongated tube, e.g. cylindrical - here of square section (but can also be circular or other), closed at one end and includes an inlet 15 at an opposite end for connecting the block to a power source (not shown).
  • the power source can typically be the production line water network. It is advantageously a closed circuit network, thus forming a recirculation loop.
  • the inlet passage 15 is surrounded by a connection flange 15.1.
  • the power supply unit 12 has on a side face of the fluid outlets 16. The side face is located between the two ends of the unit.
  • the power supply unit 12 therefore forms a water supply distributor or collector unit.
  • the cooling system 10 comprises projection heads, generally indicated 18, each of them being connected to one of the fluid outlets 16, preferably in a removable manner.
  • the wires 11 come out of a bath of anticorrosion metal alloy and travel vertically for their drying and their cooling.
  • the power supply unit 12 typically extends perpendicular to the direction of travel of the metal wires so that the projection heads 18 are located in the axis of the moving metal wires 11.
  • Each of the spray heads 18 comprises one or more orifices 20 for spraying cooling fluid (here three orifices 20 - Fig. 2 ). The fluid leaving each of the heads 18 via the projection orifices 20 is projected onto the corresponding wire 11.
  • the figure 1 presents a power supply unit 12 with more than twenty fluid outlets 16, to each of which is connected a projection head 18 respective.
  • the power supply unit 12 can comprise more than thirty, even up to more than one hundred outlets in very large galvanizing installations.
  • the fluid projected onto the wires is not represented on the Figure 1 , however the power supply 12 is in practice disposed horizontally opposite the son 11 which scroll vertically.
  • the projection heads 18, the configuration of which is described in detail with reference to figure 2 are made so that the fluid is projected upwards, in the direction of travel of the son, the jet of fluid leaving the orifices 20 forming an appropriate angle, for example between 10 and 80 °, preferably between 30 and 60 ° with the horizontal.
  • the fluid jets are shown schematically in figure 2 .
  • the speed of the fluid leaving the orifices 20 is predetermined so that the fluid, when it reaches its maximum altitude, comes into contact with the wire to cool it homogeneously over its entire circumference / periphery with the maximum thermal efficiency. .
  • the shape of the jet is advantageously controlled by the flow rates and preferably by diaphragm valves (denoted 74), thus allowing control of the thermal rendering at the periphery and in the longitudinal direction of the wire.
  • the fluid then falls back at the end of the stroke into a recovery tank (symbolically represented 27 in Fig. 1A ), usually located between the anticorrosive coating bath and the cooling system.
  • the cooling fluid can be water or else another type of medium such as a water / air, water / gas mixture, a heat-insulated fluid, an alcoholic fluid, or a liquid gas.
  • the projection head 18 will be able to design the projection head 18 so as to obtain the desired jet parameters.
  • it is designed so that the vertices of the water jets (at the tangent) impact the wire to respect the principles of fluid mechanics according to which, it is possible at this tangent, that the water jet dissociates perfectly and completely "surrounds" the wire in its circumference, which generates a very good cooling around the section of the wire.
  • the turbulence of the jets is almost zero, and consequently the transfers The temperature between the wire and the fluid is optimum, which allows perfect control of the cooling rate.
  • the cooling system 10 comprises, for each of the spray heads 18, a service valve 22 so as to open or close the supply of fluid to said spray head 18; and this selectively depending on whether the head is to be put into service or not.
  • the service valve 22 can be closed in order to stop the water supply to the head 18.
  • the projection head 18 In the event of a fault in the system. the projection head 18, the latter can be dismantled and replaced, or repaired.
  • the service valve also makes it possible to simply cut off the power supply to the head 18 if it is desired to intervene at the level of the rest of the installation, or if there is no wire in front of the head.
  • the cooling system 10 includes a purge means 30 which is associated with each of the spray heads 18. This is preferably a vacuum purge means.
  • the purge means 30 is designed so that its triggering allows the evacuation of fluid out of the projection head 18, with a view to stopping the projection of fluid at the level of the projection orifices 20. It is preferably designed to empty the nozzle. the entire volume of fluid contained in the head.
  • the system 10 is designed such that the triggering of the purge means 30 of a spray head 18 is coupled with the closing of the service valve 22 of the spray head 18 in question.
  • the purge means 30 allow immediate stopping of the water projection, if necessary. It is thus also called emergency purge means.
  • the fluid supply pressure to the projection head 18 is generally between 1 and 2 bar (absolute), for example of the order of 1.2 bar for use in gravity mode.
  • pressurized mode for example for the projection of fine water droplets, onto an air bed, of the fine mist type, could lead to pressures of up to approximately 10 bar.
  • a compressor (not shown) is preferably associated with manifold 12. This compressor also forms part of the water supply circuit of the production line.
  • the triggering of the purge means 30 of a projection head 18 generates a sudden drop in the pressure of the fluid in the projection head 18 so that the fluid ejection pressure at the corresponding ejection holes also drops suddenly.
  • the immediate effect is that of stopping the projection of fluid on the wire; it is also that of not generating any drops of fluid during this emergency stop.
  • the purge means 30 allow the instantaneous stopping of the flow of cooling fluid leaving the spray heads 18.
  • the establishment of the vacuum by the purge means is preferably carried out substantially simultaneously with the closing of the control valve. service 22.
  • the purge means 30 is preferably of the vacuum (or suction) type, that is to say it allows forced suction of cooling fluid out of the spray head.
  • the purge means 30 comprises a vacuum chamber 32, purge valves and a network of purge pipes, cooperating with a purge orifice 60 communicating with the internal fluid passage of the head 18.
  • Each of the Conduits of the network of conduits connects the vacuum chamber 32 to a respective spray head 18, via a dedicated purge valve.
  • the purge pipe network and the purge valves are not shown in detail on the Fig. 1 .
  • the figure 2 is a sectional view of the cooling system 10, at the level of one of the projection heads 18.
  • the power supply 12 the vacuum chamber 32, one of the purge lines 34 connecting the vacuum chamber 32 to the projection head 18 via one of the purge valves 36 (solenoid valve).
  • the purge valves 36 solenoid valve.
  • FIG. 2 To the right of the figure 2 , there is shown a metal wire 11 coated with a layer of alloy against corrosion (not shown) and a vertical arrow pointing upwards indicating the direction of travel of the wire 11.
  • the reference sign 40 designates a connecting piece associated with the projection head 18; the connection piece 40 comprises a body 40.1 with a first mechanical coupling 42 to the power supply unit 12.
  • a second mechanical coupling 52 is provided to allow mounting of the projection head 18 on the body 40.1.
  • the projection head 18 includes an internal passage 54 for the cooling fluid, which circulates from the manifold 12 through the fitting part 40.
  • the internal passage 54 extends from the second coupling 52 through the projection head 50 to terminate at the projection ports 20.
  • the first mechanical coupling 42 of the connecting piece 40 is made at the level of the fluid outlet 16 of the power supply unit 12 which allows a hydraulic connection between the chamber 14 of the power supply unit 12 and an internal passage 40.2 in the body. 40.1.
  • the fluid outlet 16 has for example the form of a connector which is designed to cooperate with the first mechanical coupling 42, so as to ensure both the attachment of the head 18 to the power supply unit 12 and the transfer of fluid.
  • the internal passage 40.2 opens out at the level of the second mechanical coupling 52, to supply the internal passage 54 of the projection head.
  • the first and second mechanical couplings 42 and 52 are fluid-tight couplings; these couplings can be of any suitable type, for example a conventional quick coupling, or even, if working under pressure, a clip-on and / or bolting connection (double fixing if necessary). Those skilled in the art will be able to envisage various embodiments for these sealed couplings.
  • the hydraulic connection between chamber 14 of the block supply and the internal passage 54, via the connection piece 40, is therefore a sealed hydraulic connection.
  • the service valve 22 associated with the projection head is produced as a pneumatic shutter 22 mounted on the body 40.1.
  • the pneumatic shutter 22 comprises an actuator mounted with a movable piston 23 terminating in a shutter member which, in the retracted position shown, leaves the internal passage 40.2 open for the fluid in the body 40.1; that is to say that the cooling fluid can flow from the manifold 12 to the projection head 18.
  • the closure member bears on a sealing seat 25 surrounding the internal passage 40.2 in the body 40.1, and thus closes the internal passage 40.2. In the closed configuration, water does not flow from the power supply 12 to the projection head 18.
  • the internal passage 54 of the projection head 18 comprises a supply prechamber 56 and projection conduits 58, 58 'and 58 ".
  • the supply prechamber 56 is not visible because it is in a plane behind that of the figure.
  • the supply prechamber 56 comprises a purge port 60 (in dotted lines) to which the purge means 30 is connected.
  • the inlets 62, 62 'and 62 "of each of the projection lines 58, 58' and 58" start from the outlet. feed prechamber 56.
  • the blast lines 58, 58 'and 58 terminateate at a blast port 20.
  • the internal passage 54 of the projection head 18 defines a casing 64 forming the lower part of the supply prechamber 56 and the purge orifice 60 is made at the level of this casing 64.
  • Each of the purge lines 34 and the purge solenoid valves 36 are dedicated to a respective projection head 18.
  • the purge line 34 starting from the vacuum chamber 32, is connected to the purge orifice 60 made at the level of the casing 64 located in the lower part of the supply prechamber 56.
  • the triggering of the emergency purge means 30 can be carried out for one or more cooling heads 18, depending on the planned intervention.
  • the purge means In the context of an incident, it may occur at the level of a single wire and then the purge means is triggered for a single projection head 18. As part of a maintenance operation, the initiation of the purge can be operated on for several purge heads.
  • the system advantageously comprises a control module 80 which is designed to control the actuation (opening / closing) of the service valves 22 and of the purge valves 36, as well as preferably the diaphragms 74 for regulating the flow rate at the outlet. level of tubes 58.
  • Control module 80 also monitors the pressure in chamber 14 of power supply 12, and vacuum in vacuum chamber 32, which is preferably on during operation of cooling system 10.
  • the control of the service valves 22 is done independently; each of the service valves can be controlled individually.
  • the purge valves 36 can also be controlled individually, so as to be able to intervene on a given head.
  • a purge valve 36 i.e. its opening
  • the control module is therefore advantageously configured so that an emergency purge instruction triggers, in a substantially concomitant manner, the opening of the purge valve and the closing of the service valve associated with the projection head 18.
  • the emergency purge instruction can be given automatically following the detection of an event by a sensor, or by intervention of an operator on a console or an emergency button.
  • the triggering of the purge means 30 therefore involves the opening of the purge solenoid valve 36 which allows the evacuation of fluid out of the internal passage 54 of the projection head 18.
  • the triggering of the purge means puts the chamber in hydraulic connection. vacuum 32 with the supply prechamber 56.
  • the pressure in the vacuum chamber 32 is at a value lower than atmospheric pressure, which generates a suction of fluid. outside the internal passage 54.
  • the pressure in the vacuum chamber can be set to a value between 0.5 bar and 0.2 bar.
  • the supply prechamber 56 from which the spray pipes 58, 58 'and 58 "leave is primarily emptied of fluid when the purge means 30 are triggered.
  • the spray pipes 58, 58' and 58" are favorably of identical section.
  • the corresponding inlets 62, 62 'and 62 are preferably grouped together at the level of the supply prechamber 56 with a view to sucking at the same time the fluid located in the projection ducts.
  • the internal passage 54 of the projection head 18 further comprises a reserve chamber 70 at the level of the projection head 50.
  • the supply prechamber 56 is hydraulically connected to the reserve chamber 70; the hydraulic connection is made by a passage with restricted section 72. Seen in the direction of movement of the fluid in the projection head 50, the supply prechamber 56 is located downstream of the reserve chamber 70. The section of the chamber reserve 70 is reduced with the approach of the restricted passage to the supply prechamber 56.
  • the system is designed so as to guarantee a controlled fluid pressure, in consideration of pressure losses; in particular, if we denote by Q1 the flow rate in the manifold 12, Q2 the flow rate in the reserve chamber 70 and Q3 the flow rate in the supply prechamber 56, we have Q1> Q2> Q3.
  • diaphragm valves shown diagrammatically 74, mounted on each projection pipe.
  • the projection conduits may be integral with the body of the projection head 18 or the attached parts.
  • the diaphragm valves can be designed to mount the spray pipes on the spray head.
  • the diaphragm valves can be motorized, which allows their adjustment remotely (via control 80) or alternatively, manual.
  • the figures 3 and 4 relate to two variants in which two identical power supply systems with their projection heads are used and positioned in opposition to the wires.
  • the systems are similar to the one presented above and designated 10.1 and 10.2.
  • the projection on both sides of the wire 11 will make it possible to improve the homogeneity of the cooling.
  • the two cooling systems are positioned at the same height, so that the same pipes produce jets of water 8 arriving at the same height on the wire.
  • the cooling system 10 'placed on the right in the figure is lower than that on the left. It is for example shifted by a distance corresponding to the half-distance between two jets 8 of the left-hand system10.1.
  • Another advantage of the present invention is its very small size.
  • the present cooling system can easily be fitted into existing installations, the free space of which is very limited, without the need to modify them.
  • the present system has been described in the context of continuous hot-dip galvanizing (Zn-based bath, Galfan® type, Zinc-Magnesium, or any other anti-corrosion metal alloy), for rolling steel wires and dip-coated. .
  • This app is just an illustration. It is clear to those skilled in the art that the present cooling system can be used for the projection of cooling fluid on wires, metallic or polymers, coated with various coatings, anticorrosion or for other purposes, metallic, organic, mineral, or chemical.

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Description

  • L'invention a trait au domaine du revêtement de fils, plus particulièrement au revêtement au trempé de fils en défilement, tel que par exemple la galvanisation de fils métalliques. Plus particulièrement encore, l'invention a trait à un dispositif de refroidissement de fils revêtus, notamment de fils métalliques revêtus sortant d'un bain de galvanisation à chaud en continu, ou plus généralement d'un bain anticorrosion.
  • La galvanisation à chaud en continu de fil métallique consiste de manière générale à plonger un fil métallique dans un bain de métal (alliage à base de zinc) en fusion ; de maitriser la charge du revêtement métallique sur le fil en défilement au moyen d'un système d'essuyage par projection de gaz à la sortie du bain de galvanisation ; et enfin de refroidir le fil jusqu'à une température acceptable avant contact entre le revêtement de galvanisation et les pièces d'entrainement du fil en défilement. Il est bien connu de l'homme du métier de refroidir un fil métallique en défilement par projection d'eau, de gaz, ou d'un mélange eau/gaz. Dans une ligne de galvanisation en continu de fils métalliques, plusieurs fils se déplacent en parallèle les uns par rapport aux autres ; et il est connu pour le refroidissement post-galvanisation d'utiliser des dispositifs de refroidissement formant un jet d'eau orienté sur chacun des fils à refroidir.
  • Chaque jet d'eau est classiquement formé par une buse orientée vers un fil en défilement et raccordé à une conduite d'alimentation en eau. La buse est généralement dirigée vers le fil dans une direction formant un angle sensiblement aigu avec la direction de défilement du fil de sorte que le jet d'eau, au niveau du sommet de sa trajectoire, entre en contact avec fil avant de retomber dans un bac en arrière du fil.
  • En cas de changement de format des fils métalliques ou d'activités de maintenance prévues, il est nécessaire d'arrêter l'alimentation en eau de l'ensemble des dispositifs à buses pour stopper les jets d'eau. Lors de cette opération, la chute de gouttes d'eau dans le bain de galvanisation est à éviter car cela risque de générer un éclaboussement de métal en fusion, ce qui peut blesser très lourdement l'opérateur en action autour de l'équipement ou toute personne à proximité. Ce risque est encore plus critique en cas de défaillance de l'installation de galvanisation requérant un arrêt d'urgence.
  • Le brevet US 3,743,535 décrit par exemple un dispositif de refroidissement de fils par jets d'eau pour une installation de galvanisation.
  • D'autres dispositifs de refroidissement de fils sont décrits dans US 3,853,306 , WO 2010/079452 ou encore WO 03/104500 .
  • L'invention a pour objectif de pallier les désavantages de l'état de l'art, en particulier de l'état de l'art susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un système de refroidissement dont la mise en œuvre est simple, et qui permette un arrêt rapide de la projection d'eau vers les fils pour une meilleure sécurité de l'opérateur.
  • Avec cet objectif en tête, la présente invention propose un système de refroidissement pour une installation de revêtement de fils en défilement, lequel comprend :
    • un bloc d'alimentation avec une chambre pour un fluide de refroidissement et une pluralité de sorties de fluide ;
    • une pluralité de têtes de projection munies chacune d'un ou plusieurs orifices de projection du fluide de refroidissement vers un fil à refroidir, chaque tête de projection étant raccordée à une sortie de fluide respective de sorte à alimenter en fluide un passage interne de la tête de projection s'étendant jusqu'à le ou les orifices de projection ;
    • une vanne de service associée à chaque tête de projection apte à contrôler sélectivement l'alimentation en fluide du passage interne de la tête de projection ;
    • un moyen de purge associé à chaque tête de projection configuré pour, lors de son déclenchement, permettre l'évacuation de fluide hors du passage interne, en vue d'arrêter la projection de fluide par le ou les orifices de projection.
  • Dans l'invention, le moyen de purge est donc prévu pour causer une perte de charge, de préférence quasi-instantanée, dans le passage interne de fluide de la tête de projection, par évacuation de fluide. Ce moyen de purge, qui va agir en aval de la vanne de service, permet d'évacuer le fluide de refroidissement à une position plus proche des orifices de projection, ce qui se traduit par un arrêt immédiat de la projection d'eau.
  • On notera que les effets sont immédiats et en ce sens innovants par rapport à l'état de l'art : plus de risques de projection d'eau en surface du bain de galvanisation en fusion. Pour rappel, les risques majeurs consistent à emprisonner une goutte de liquide, notamment d'eau, dans le bain métallique en fusion (le plus souvent entre 400 et 750°C selon les revêtements métalliques ou entre 50 et 300°C pour les revêtements organiques ou polymères). L'énergie de vaporisation de la goutte d'eau s'accompagne d'une forte expansion volumétrique, et projette le métal liquide à plusieurs mètres générant de très forts risques de brûlures pouvant même être mortels pour un opérateur à proximité. L'activation (déclenchement) du moyen de purge dans le système de l'invention permet donc d'arrêter subitement la projection d'eau et éviter que de telles gouttelettes ne tombent dans le bain de métal en fusion.
  • Le moyen de purge du présent système se révèle particulièrement intéressant pour un arrêt instantané du système de refroidissement, et sera aussi appelé moyen de purge d'urgence. Mais comme on le verra, le moyen de purge peut également être utilisé pour un arrêt de maintenance planifié ou pour toute opération courante.
  • De préférence, le moyen de purge est du type à dépression, ce qui permet une évacuation forcée du fluide de refroidissement hors du passage interne de la tête de projection. Ainsi, le moyen de purge d'urgence comprend avantageusement un moyen d'aspiration de fluide de refroidissement. On pourra notamment utiliser une chambre à vide couplée à une pompe à vide.
  • Selon une variante, le moyen de purge d'urgence comprend pour chaque tête une conduite de purge reliant la tête de commande (notamment un orifice de purge), via une électrovanne de purge, au moyen d'aspiration (par exemple la chambre à vide).
  • Pour une efficacité encore accrue, l'activation du moyen de purge d'urgence est avantageusement couplée à la fermeture de la vanne de service. C'est-à-dire que le module de commande du système de refroidissement est conçu de sorte que, lorsqu'un arrêt d'urgence d'une tête de projection donnée est désiré, l'activation du moyen de purge d'urgence (ouverture de l'électrovanne de purge) est réalisée sensiblement concomitamment à la fermeture de la vanne de service.
  • Selon les variantes, le système comprend un ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes :
    • le passage interne des têtes de projection comprend une préchambre d'alimentation avec un orifice de purge coopérant avec le moyen de purge, et des conduites de projection débouchant sur les orifices de projection, les entrées des conduites de projection partant de la préchambre d'alimentation ;
    • la ou les conduites de projection ont une section continue entre leur entrée et leur sortie ;
    • le passage interne des têtes de projection définit un encaissement formant la partie inférieure de la préchambre d'alimentation, l'orifice de purge étant réalisé au niveau dudit encaissement ;
    • le passage interne des têtes de projection comprend en outre une chambre de réserve de fluide suivie d'un passage restreint en aval de ladite chambre, ledit passage restreint étant suivi de la préchambre d'alimentation ;
    • la section de la chambre de réserve se réduit avec l'approche du passage restreint vers la préchambre d'alimentation ;
    • une vanne, de préférence de type diaphragme, est prévue pour régler individuellement le débit de chaque conduite de projection ;
    • chacune des têtes de projection est montée de manière amovible sur le bloc d'alimentation, de préférence via une pièce raccord fixée par un premier accouplement mécanique étanche au bloc et par un deuxième accouplement mécanique étanche à la tête de projection, la pièce raccord comprenant un passage interne pour acheminer le fluide de la sortie vers le passage interne de la tête de projection ;
    • la vanne de service associée à chaque tête de projection est montée sur la pièce raccord et permet d'obturer ou libérer le passage à travers le passage interne.
  • D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'au moins un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent :
    • Figure 1 : A) une vue de dessus et B) une vue de côté d'un mode de réalisation d'un système de refroidissement pour une installation de revêtement de fils conforme à l'invention (dans la vue 1B le bloc d'alimentation est tronqué) ;
    • Figure 2 : vue en coupe du système de refroidissement de la figure 1A au niveau d'une tête de projection (coupe A-A) ;
    • Figures 3 et 4 : vues schématiques de deux modes de réalisation alternatifs.
  • La figure 1 présente un système de refroidissement 10 pour une installation de galvanisation de fils métalliques. L'installation n'est pas représentée, on peut toutefois voir une série de fils 11 disposés les uns à côté des autres et s'étendant verticalement. Dans le cas d'une installation de galvanisation, le système de refroidissement 10 est placé au-dessus du bain de galvanisation, et les fils 11 sortants du bain défilent verticalement, côte à côte. A la sortie du bain, les fils revêtus d'une couche de revêtement anticorrosion, partiellement solidifiée, sont d'abord essuyés par un jet de gaz (le plus souvent à l'air ou un mélange air-gaz neutre), puis sont refroidis par des jets d'eau tel que mentionné en relation avec la description de l'art antérieur. Le présent système de refroidissement 10 sera donc avantageusement utilisé pour produire de tels jets d'eau.
  • Le système de refroidissement 10 comprend un bloc d'alimentation 12 avec une chambre 14 interne pour un fluide de refroidissement ; le bloc d'alimentation 12 est aussi appelé collecteur. Le bloc d'alimentation 12 a une forme de tube allongé, par ex. cylindrique - ici de section carrée (mais peut aussi être circulaire ou autre), fermé à une extrémité et comprend une entrée 15 à une extrémité opposée pour la connexion du bloc à une source d'alimentation (non représentée). La source d'alimentation peut être typiquement le réseau d'eau de la ligne de production. Il s'agit avantageusement d'un réseau en circuit fermé, formant ainsi une boucle de recirculation. Le passage d'entrée 15 est entouré par une bride de connexion 15.1. Comme on le voit mieux sur la Fig.1B, le bloc d'alimentation 12 présente sur une face latérale des sorties de fluide 16. La face latérale est située entre les deux extrémités du bloc. Le bloc d'alimentation 12 forme donc une unité de distributeur ou collecteur d'alimentation en eau.
  • Le système de refroidissement 10 comprend des têtes de projection, indiquées généralement 18, chacune d'elle étant raccordée à l'une des sorties de fluide 16, préférentiellement de manière amovible. Comme présenté en relation avec la description de l'art antérieur, les fils 11 sortent d'un bain d'alliage métallique anticorrosion et défilent verticalement pour leur séchage et leur refroidissement.
  • Le bloc d'alimentation 12 s'étend typiquement perpendiculairement à la direction de défilement des fils métalliques de sorte à ce que les têtes de projection 18 soient situées dans l'axe des fils métalliques 11 défilants.
  • Chacune des têtes de projection 18 comprend un ou plusieurs orifices 20 de projection de fluide de refroidissement (ici trois orifices 20 - Fig.2). Le fluide sortant de chacune des têtes 18 via les orifices de projection 20 est projeté sur le fil 11 correspondant.
  • La figure 1 présente un bloc d'alimentation 12 avec plus de vingt sorties de fluide 16, sur chacune desquelles est raccordée une tête de projection 18 respective. Dans un mode alternatif de réalisation, le bloc d'alimentation 12 peut comprendre plus de trente, voire jusqu'à plus de cent sorties dans les très grosses installations de galvanisation.
  • Le fluide projeté sur les fils n'est pas représenté sur la Figure 1, cependant le bloc d'alimentation 12 est en pratique disposé horizontalement en face des fils 11 qui défilent verticalement. Les têtes de projection 18, dont la configuration est décrite en détails en référence à la figure 2, sont réalisées de sorte à ce que le fluide est projeté vers le haut, dans le sens de défilement des fils, le jet de fluide au départ des orifices 20 formant un angle approprié, par exemple compris entre 10 et 80°, de préférence entre 30 et 60° avec l'horizontale. Les jets de fluide sont représentés schématiquement en figure 2.
  • La vitesse du fluide au départ des orifices 20 est prédéterminée de sorte à ce que le fluide, arrivé à son altitude maximale, entre en contact avec le fil pour le refroidir de manière homogène sur toute sa circonférence/périphérie avec le maximum d'efficacité thermique. La forme du jet est avantageusement contrôlée par les débits et préférablement par des vannes diaphragmes (notées 74), permettant ainsi le contrôle du rendu thermique en périphérie et dans la direction longitudinale du fil. Le fluide retombe ensuite en fin de course dans un bac de récupération (représenté symboliquement 27 en Fig. 1A), généralement situé entre le bain de revêtement anticorrosion et le système de refroidissement. Le fluide de refroidissement peut être de l'eau ou bien un autre type de médium tel qu'un mélange eau/air, eau/gaz, un fluide calorifugé, un fluide alcoolisé, ou un gaz liquide.
  • L'homme du métier pourra concevoir la tête de projection 18 de sorte à obtenir les paramètres de jets désirés. En général, elle est conçue de sorte que les sommets des jets d'eau (à la tangente) impactent le fil pour respecter les principes de mécanique des fluides selon lesquels, il est possible au niveau de cette tangente, que le jet d'eau se dissocie parfaitement et « entoure » complètement le fil dans sa circonférence, ce qui engendre un très bon refroidissement autour de la section du fil. Au niveau de ces tangentes, les turbulences des jets sont quasi nulles, et par conséquent les transferts thermiques entre le fil et le fluide sont optimum, ce qui permet une maîtrise parfaite de la vitesse de refroidissement.
  • Comme on le verra mieux sur la Figure 2, le système de refroidissement 10 comprend, pour chacune des têtes de projection 18, une vanne de service 22 de manière à ouvrir ou fermer l'alimentation en fluide de ladite tête de projection 18 ; et cela de manière sélective selon que la tête doit être mise en service ou non. En cas de disfonctionnement ou de maintenance d'une tête de projection 18 ou du système de défilement du fil 11, alors la vanne de service 22 peut être fermée afin de stopper l'alimentation en eau de la tête 18. En cas de défaut de la tête de projection 18, celle-ci peut être démontée et remplacée, ou réparée. La vanne de service permet aussi simplement de couper l'alimentation de la tête 18 si on veut intervenir au niveau du reste de l'installation, ou s'il n'y a pas de fil en face de la tête.
  • On appréciera que le système de refroidissement 10 comprend un moyen de purge 30 qui est associé à chacune des têtes de projection 18. Il s'agit de préférence d'un moyen de purge à dépression. Le moyen de purge 30 est réalisé de sorte que son déclenchement permet l'évacuation de fluide hors de la tête de projection 18, en vue d'arrêter la projection de fluide au niveau des orifices de projection 20. Il est préférablement conçu pour vider la totalité du volume de fluide contenu dans la tête.
  • De préférence, le système 10 est conçu de sorte que le déclenchement du moyen de purge 30 d'une tête de projection 18 est couplé à la fermeture de la vanne de service 22 de la tête de projection 18 en question.
  • Le moyen de purge 30 permet un arrêt immédiat de la projection d'eau, en cas de nécessité. Il est ainsi également appelé moyen de purge d'urgence.
  • En fonctionnement normal, la pression d'alimentation en fluide de la tête de projection 18 est généralement entre 1 et 2 bar (absolus), par exemple de l'ordre de 1,2 bar pour une utilisation en mode gravitaire. Une utilisation en mode sous pression par exemple pour la projection de fines gouttelettes d'eau, sur lit d'air, de type brouillard fin, pourrait entrainer des pressions jusqu'à environ 10 bar. Pour le réglage de la pression du fluide de refroidissement, un compresseur (non montré) est préférablement associé au collecteur 12. Ce compresseur aussi faire partie du circuit d'alimentation d'eau de la ligne de production.
  • En cas d'arrêt d'urgence, le déclenchement du moyen de purge 30 d'une tête de projection 18 génère une chute soudaine de la pression du fluide dans la tête de projection 18 de manière à ce que la pression d'éjection de fluide au niveau des orifices d'éjection correspondants chute aussi soudainement. L'effet immédiat est celui de stopper la projection de fluide sur le fil ; il est aussi celui de ne pas générer de gouttes de fluide au cours de cet arrêt d'urgence. Le moyen de purge 30 permet l'arrêt instantané du flux de fluide de refroidissement sortant des têtes de projection 18. Comme mentionné, la mise en place de la dépression par le moyen de purge est préférablement opérée sensiblement concomitamment à la fermeture de la vanne de service 22.
  • Comme indiqué, pour plus d'efficacité, le moyen de purge 30 est de préférence du type à dépression (ou aspiration), c'est-à-dire qu'il permet une aspiration forcée de fluide de refroidissement hors de la tête de projection. Dans la variante illustrée, le moyen de purge 30 comprend une chambre à vide 32, des vannes de purge et un réseau de conduites de purge, coopérant avec un orifice de purge 60 communiquant avec le passage interne de fluide de la tête 18. Chacune des conduites du réseau de conduites relie la chambre à vide 32 à une tête de projection 18 respective, via une vanne de purge dédiée. Le réseau de conduites de purge et les vannes de purge ne sont pas représentés en détails sur la Fig. 1.
  • Plus en détails, la figure 2 est une vue en coupe du système de refroidissement 10, au niveau d'une des têtes de projection 18. On peut voir le bloc d'alimentation 12, la chambre à vide 32, une des conduites de purge 34 reliant la chambre à vide 32 à la tête de projection 18 via une des vannes de purge 36 (électrovanne). Dans la pratique, pour desservir l'ensemble des têtes de projection, on peut avoir une conduite de purge commune 34 reliée à la chambre à vide 32 et passant sous l'ensemble des têtes de projection 18, à partir de laquelle sont piquées des conduites individuelles 34.1 portant la vanne de purge 36 dédiée, comme suggéré en Fig.2.
  • A droite de la figure 2, on a représenté un fil métallique 11 revêtu d'une couche d'alliage contre la corrosion (non montré) et une flèche verticale orientée vers le haut indiquant le sens de défilement du fil 11.
  • Le signe de référence 40 désigne une pièce raccord associée à la tête de projection 18 ; la pièce raccord 40 comprend un corps 40.1 avec un premier accouplement mécanique 42 au bloc d'alimentation 12.
  • Un deuxième accouplement mécanique 52 est prévu pour permettre le montage de la tête de projection 18 sur le corps 40.1.
  • La tête de projection 18 comprend un passage interne 54 pour le fluide de refroidissement, qui circule depuis le collecteur 12 à travers la pièce raccord 40.
  • Le passage interne 54 s'étend du deuxième accouplement 52 à travers la tête de projection 50 pour terminer au niveau des orifices de projection 20.
  • Le premier accouplement mécanique 42 de la pièce raccord 40 est réalisé au niveau de la sortie de fluide 16 du bloc d'alimentation 12 ce qui permet une liaison hydraulique entre la chambre 14 du bloc d'alimentation 12 et un passage interne 40.2 dans le corps 40.1. La sortie de fluide 16 a par exemple une forme de connecteur qui est conçu pour coopérer avec le premier accouplement mécanique 42, de sorte à assurer aussi bien la fixation de la tête 18 au bloc d'alimentation 12 que le transfert de fluide. Le passage interne 40.2 débouche au niveau du deuxième accouplement mécanique 52, pour alimenter le passage interne 54 de la tête de projection.
  • Les premier et deuxième accouplements mécaniques 42 et 52 sont des accouplements étanches au fluide ; ces accouplements peuvent être de tout type approprié, par exemple un raccord rapide conventionnel, ou encore, si on travaille sous pression, un raccord à clipsage et/ou boulonnage (double fixation si besoin). L'homme du métier pourra envisager diverses réalisations pour ces accouplements étanches. La liaison hydraulique entre la chambre 14 du bloc d'alimentation et le passage interne 54, via la pièce raccord 40, est donc une liaison hydraulique étanche.
  • La vanne de service 22 associée à la tête de projection est réalisée en tant qu'obturateur pneumatique 22 monté sur le corps 40.1.
  • L'obturateur pneumatique 22 comprend un actionneur monté avec un piston mobile 23 se terminant par un organe d'obturation qui, dans la position rentrée illustrée, laisse ouvert le passage interne 40.2 pour le fluide dans le corps 40.1 ; c'est-à-dire que le fluide de refroidissement peut s'écouler depuis le collecteur 12 vers la tête de projection 18. Dans la position sortie du piston mobile 23 (en pointillés), l'organe d'obturation vient en appui sur un siège d'étanchéité 25 entourant le passage interne 40.2 dans le corps 40.1, et obture ainsi le passage interne 40.2. Dans la configuration fermée, l'eau ne circule pas du bloc d'alimentation 12 vers la tête de projection 18.
  • De préférence, le passage interne 54 de la tête de projection 18 comprend une préchambre d'alimentation 56 et des conduites de projection 58, 58' et 58". Dans la Fig.2, la préchambre d'alimentation 56 n'est pas visible car elle est dans un plan en arrière de celui de la figure. La préchambre d'alimentation 56 comprend un orifice de purge 60 (en pointillés) auquel est relié le moyen de purge 30. Les entrées 62, 62' et 62" de chacune des conduites de projection 58, 58' et 58" démarrent de la préchambre d'alimentation 56. Les conduites de projection 58, 58' et 58" se terminent un orifice de projection 20.
  • En particulier, le passage interne 54 de la tête de projection 18 définit un encaissement 64 formant la partie inférieure de la préchambre d'alimentation 56 et l'orifice de purge 60 est réalisé au niveau de cet encaissement 64.
  • Chacune des conduites de purge 34 et des électrovannes de purge 36 sont dédiées à une tête de projection 18 respective. La conduite de purge 34, partant de la chambre à vide 32, est reliée à l'orifice de purge 60 réalisé au niveau de l'encaissement 64 situé dans la partie inférieure de la préchambre d'alimentation 56.
  • Le déclenchement du moyen de purge d'urgence 30 peut être réalisé pour une seule ou bien plusieurs têtes de refroidissement 18, selon l'intervention prévue.
  • Dans le cadre d'un incident, il peut subvenir au niveau d'un seul fil et alors le moyen de purge est déclenché pour une seule tête de projection 18. Dans le cadre d'une opération de maintenance, le déclenchement de la purge peut être opéré pour plusieurs têtes de purge.
  • Dans ce contexte, le système comprend avantageusement un module de commande 80 qui est conçu pour commander l'actionnement (ouverture/fermeture) des vannes de service 22 et des vannes de purge 36, ainsi que de préférence les diaphragmes 74 de réglage de débit au niveau des tubes 58. Le module de commande 80 surveille également la pression dans la chambre 14 du bloc d'alimentation 12, et la dépression dans la chambre à vide 32, qui est de préférence en service pendant le fonctionnement du système de refroidissement 10. La commande des vannes de service 22 se fait de manière indépendante ; on peut commander individuellement chacune des vannes de service. Les vannes de purge 36 sont également commandables individuellement, de sorte à pouvoir intervenir sur une tête donnée.
  • On notera toutefois que, pour une meilleure performance en cas d'urgence, il est préférable que l'actionnement d'une vanne de purge 36 (c.-à-d. son ouverture) soit couplé ou coordonné avec la fermeture de la vanne de service 22 correspondante. Le module de commande est donc avantageusement configuré pour qu'une instruction de purge d'urgence déclenche, de manière sensiblement concomitante, l'ouverture de la vanne de purge et la fermeture de la vanne de service associées à la tête de projection 18. L'instruction de purge d'urgence peut être donnée de manière automatique suite à la détection d'un évènement par un capteur, ou bien par intervention d'un opérateur sur une console ou un bouton d'urgence.
  • Le déclenchement du moyen de purge 30 implique donc l'ouverture de l'électrovanne de purge 36 qui permet l'évacuation de fluide hors du passage interne 54 de la tête de projection 18. Le déclenchement du moyen de purge met en liaison hydraulique la chambre à vide 32 avec la préchambre d'alimentation 56. La pression dans la chambre à vide 32 est à une valeur inférieure à la pression atmosphérique, ce qui génère une aspiration de fluide hors du passage interne 54. La pression dans la chambre à vide peut être réglée à une valeur comprise entre 0,5 bar et 0,2 bar.
  • La préchambre d'alimentation 56 de laquelle partent les conduites de projection 58, 58' et 58" est prioritairement vidée de fluide lors du déclenchement du moyen de purge 30. Les conduites de projection 58, 58' et 58" sont favorablement de section identique, et les entrées correspondantes 62, 62' et 62" sont préférentiellement regroupées au niveau de la préchambre d'alimentation 56 en vue d'aspirer en même temps le fluide se trouvant dans les conduite de projection.
  • Le passage interne 54 de la tête de projection 18 comprend, en outre, une chambre de réserve 70 au niveau de la tête de projection 50. La préchambre d'alimentation 56 est reliée hydrauliquement à la chambre de réserve 70 ; la liaison hydraulique est réalisée par un passage à section restreinte 72. Vu dans le sens de déplacement du fluide dans la tête de projection 50, la préchambre d'alimentation 56 est située en aval de la chambre de réserve 70. La section de la chambre de réserve 70 se réduit avec l'approche du passage restreint vers la préchambre d'alimentation 56.
  • En pratique, le système est conçu de sorte à garantir une pression de fluide contrôlée, en considération des pertes de charges ; en particulier, si on note Q1 le débit dans le collecteur 12, Q2 le débit dans la chambre de réserve 70 et Q3 le débit dans la préchambre d'alimentation 56, on a Q1>Q2>Q3.
  • On notera encore sur la figure 2 la présence de vannes diaphragmes, représentées schématiquement 74, montée sur chaque conduite de projection. Les conduites de projection peuvent être venues de matière avec le corps de la tête de projection 18 ou des pièces rapportées. Dans ce dernier cas les vannes diaphragmes peuvent être conçues pour réaliser le montage des conduites de projection sur la tête de projection. Les vannes diaphragme peuvent motorisées, ce qui permet leur réglage à distance (via le commande 80) ou alternativement, manuelles.
  • Les figures 3 et 4 concernent deux variantes dans lesquelles on utilise deux systèmes identiques de blocs d'alimentation avec leurs têtes de projection et positionnés en opposition par rapport aux fils. Les systèmes sont similaires à celui présentés ci-avant et désignés 10.1 et 10.2. La projection des deux côtés du fil 11 va permettre d'améliorer l'homogénéité du refroidissement.
  • Dans la figure 3, les deux systèmes de refroidissement sont positionnés à la même hauteur, pour que les mêmes conduites produisent des jets d'eau 8 arrivant à la même hauteur sur le fil.
  • Dans la figure 4, le système de refroidissement 10' placé à droite sur la figure est plus bas que celui de gauche. Il est par exemple décalé d'une distance correspondant à la demi-distance entre deux jets 8 du système de gauche10.1.
  • Le présent système de refroidissement 10 se révèle avantageux sous nombre d'aspects.
    1. A) Respect de la qualité du produit et amélioration de sa qualité de surface:
      • pas de contact de type guidage du fil, donc pas de risque d'endommager le revêtement en cours de solidification ;
      • contrôle et maitrise des vitesses de jets le long du fil en défilement vertical (meilleure maîtrise de la qualité d'aspect du produit).

      Comme on le sait, le contrôle du refroidissement de la couche de revêtement après la sortie du bain est essentiel dans les procédés de galvanisation. Le présent système de refroidissement apporte encore davantage de contrôle des paramètres de refroidissement et de solidification, si bien que la qualité produit est améliorée (aspect et aussi résistance à la corrosion de toute nature possible, tenue à l'environnement et aux sollicitations de l'environnement pour les revêtements organiques ou polymères, durabilité).
    2. B) Amélioration de la productivité :
      • Le réglage des paramètres de refroidissement ne nécessitent plus d'arrêt de ligne. Ils peuvent se faire en ligne, en fonctionnement tout en respectant les règles de sécurité drastiques.
      • Les réglages de débit / vitesse du fluide sont individualisés fil à fil, et permettent de faciliter l'adaptation des paramètres process lors des changements de formats du produit (nature des fils, diamètres des fils, épaisseurs du revêtement, vitesse de défilement).
      • Le système est composé de deux parties distinctes, assemblées de manière parfaitement étanche (à l'eau et à l'air). Il est donc possible de démonter chaque tête de projection, selon les besoins de production, indépendamment les unes des autres, sans gêner ou ralentir les productivités des fils défilant autour de la tête 18 à démonter (pour inspection, nettoyage, réparation...).
      • Les têtes de projection 18 sont interchangeables les unes les autres, indépendamment du carnet de production. Outre un gain économique à l'achat intéressant, les gains en temps de maintenance sont considérables (1 seule référence produit)
    3. C) Amélioration forte des conditions sécurité :
      • Le design intérieur des têtes de projection est fait de sorte que, couplé à l'obturateur pneumatique, les jets d'eau puissent être instantanément coupés. Ceci est possible grâce au moyen de purge en dépression. Les effets sont immédiats et innovants par rapport à l'état de l'art : plus de risques de projection d'eau en surface du bain de galvanisation en fusion.
    4. D) Amélioration forte des consommations d'eau ou de fluide refroidissant :
      • Un fort avantage du présent système repose sur la non-utilisation de buses comme cela se fait habituellement. Si bien, qu'il n'y a pas de risque de bouchage des buses et donc de surconsommation ou mauvaise maitrise de la consommation d'eau (une surconsommation d'eau en circuit fermé entraine plus d'impuretés dans le circuit, un encrassement des filtres, la nécessité d'ouvrir le circuit pour purger...).
      • Par ailleurs, la possibilité de couper instantanément l'alimentation en eau, favorise grandement la maîtrise de la consommation eau, juste quand nécessaire.
  • Un autre avantage de la présente invention est son très faible encombrement. Le présent système de refroidissement peut facilement être aménagé dans les installations existantes, dont l'espace libre est très contraint, sans besoin de les modifier.
  • Le présent système a été décrit dans le contexte de la galvanisation à chaud en continu (bain à base de Zn, type Galfan®, Zinc-Magnesium, ou tout autre alliage métallique anticorrosion), pour des fils en acier en défilement et revêtus au trempé. Cette application est une simple illustration. Il est clair pour l'homme du métier que le présent système de refroidissement peut être utilisé pour la projection de fluide de refroidissement sur des fils, métalliques ou polymères, revêtus de divers revêtements, anticorrosion ou à autres finalités, métallique, organique, minéral, ou chimique.

Claims (12)

  1. Système de refroidissement pour une installation de revêtement de fils, le système étant caractérisé par :
    un bloc d'alimentation (12) avec une chambre (14) pour un fluide de refroidissement et une pluralité de sorties de fluide (16) ;
    une pluralité de têtes de projection (18) munies chacune d'un ou plusieurs orifices (20) de projection du fluide de refroidissement vers un fil à refroidir (11), chaque tête de projection étant raccordée à une sortie de fluide (16) respective de sorte à alimenter en fluide un passage interne (54) de la tête de projection (18) s'étendant jusqu'à le ou les orifices de projection ;
    une vanne de service (22) associée à chaque tête de projection (18) et apte à contrôler sélectivement l'alimentation en fluide du passage interne (54) de la tête de projection ;
    un moyen de purge (30) associé à chaque tête de projection (18), et configuré pour, lors de son déclenchement, permettre l'évacuation de fluide hors du passage interne (54), en vue d'arrêter la projection de fluide par le ou les orifices de projection (20).
  2. Système de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de purge comprend un moyen d'aspiration (30) de fluide de refroidissement, de sorte à provoquer une aspiration forcée de fluide de refroidissement hors du passage interne. (54)
  3. Système de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de purge (30) comprend pour chaque tête de projection (18) une conduite de purge (34.1) reliant la tête de projection, via une électrovanne de purge (36), au moyen d'aspiration, en particulier une chambre à vide (32).
  4. Système de refroidissement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le passage interne (54) des têtes de projection comprend une préchambre d'alimentation (56) communiquant avec un orifice de purge (60) coopérant avec le moyen de purge (30), et des conduites de projection (58, 58', 58") débouchant sur les orifices de projection (20), les entrées desdites conduites de projection partant de ladite préchambre d'alimentation.
  5. Système de refroidissement selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ou les conduites de projection ont une section continue entre leur entrée et leur sortie.
  6. Système de refroidissement selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une vanne (74), de préférence de type diaphragme, est prévue pour régler individuellement le débit de chaque conduite de projection.
  7. Système de refroidissement selon les revendications 4, 5 ou 6 caractérisé en ce que le passage interne (54) des têtes de refroidissement définit un encaissement formant la partie inférieure de la préchambre d'alimentation, l'orifice de purge étant réalisé au niveau dudit encaissement.
  8. Système de refroidissement selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le passage interne des têtes de refroidissement comprend en outre une chambre de réserve de fluide suivie d'un passage restreint en aval de ladite chambre, ledit passage restreint étant suivi de la préchambre d'alimentation.
  9. Système de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la section de la chambre de réserve se réduit avec l'approche du passage restreint vers la préchambre d'alimentation.
  10. Système de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'activation du moyen de purge est couplée à la fermeture de la vanne de service.
  11. Système de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chacune des têtes de projection (18) est montée de manière amovible sur le bloc d'alimentation (12), de préférence via une pièce raccord (40) fixée par un premier accouplement mécanique étanche (42) au bloc (12) et par un deuxième accouplement mécanique étanche (52) à la tête de projection (18), la pièce raccord (40) comprenant un passage interne (40.2) pour acheminer le fluide de la sortie (16) vers le passage interne (54) de la tête de projection (18).
  12. Système de refroidissement selon la revendication 11, caractérisé en ce que la vanne de service (22) associée à chaque tête de projection (22) est montée sur la pièce raccord (40) et permet d'obturer ou libérer le passage à travers le passage interne (40.2).
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