FR2711325A1 - Device for the differential cooling of wide-flat products. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif pour le refroidissement différencié de produits formant large-plats avec un agent réfrigérant liquide pendant leur déplacement rectiligne. Ce dispositif comprend une poutre de refroidissement avec une sortie latérale en forme de fente pour l'agent réfrigérant. On a fixé au côté sortie de l'agent réfrigérant de la cuve de répartition (1) de préférence d'une section transversale rectangulaire, un dispositif conducteur de l'agent réfrigérant constitué d'une plaque conductrice (3) disposée perpendiculairement au produit à refroidir à laquelle sont associées deux plaques de réglage (4) et une plaque de pression (5) qui constituent ensemble un canal d'écoulement réglable en largeur. L'invention est applicable notamment dans le domaine de la fabrication de feuillards à chaud ou de larges bandes laminées, à chaud ou de produits en acier similaires.The invention relates to a device for the differentiated cooling of wide-flat products with a liquid refrigerant during their rectilinear movement. This device comprises a cooling beam with a side outlet in the form of a slot for the coolant. To the outlet side of the coolant of the distribution tank (1), preferably of rectangular cross section, there was fixed a conductive device of the coolant consisting of a conductive plate (3) arranged perpendicular to the product to cooling, which are associated with two adjustment plates (4) and a pressure plate (5) which together constitute a flow channel adjustable in width. The invention is particularly applicable in the field of the manufacture of hot strip or of wide hot rolled strips or of similar steel products.
Description
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L'invention concerne un dispositif pour le refroidissement différencié de produits formant large-plats, de préférence en acier, avec un agent de refroidissement liquide pendant leur déplacement rectiligne. Le dispositif est utilisé pour diminuer considérablement le besoin en agent réfrigérant ainsi que des manques d'homogénéité dans les propriétés du matériau et des contraintes internes dans le The invention relates to a device for the differential cooling of wide-flat products, preferably steel, with a liquid coolant during their rectilinear movement. The device is used to considerably reduce the need for refrigerant as well as lack of homogeneity in the properties of the material and internal stresses in the
matériau qui peuvent se produire pendant son refroidissement. material that can occur during its cooling.
L'invention est applicable dans le domaine des entreprises métallurgiques dans lesquelles on fabrique des feuillards laminés à chaud ou des larges bandes laminées à chaud ou des produits en acier d'une géométrie similaire. De plus, l'invention est applicable de la même manière pour le refroidissement de n'importe quels produits métalliques The invention is applicable in the field of metallurgical enterprises in which hot-rolled strip or hot-rolled wide strip or steel products of similar geometry are manufactured. In addition, the invention is applicable in the same way for the cooling of any metal products
formant large-plats avec un agent réfrigérant liquide. forming wide-plates with a liquid refrigerant.
Des solutions techniques pour le refroidissement de produits formant large-plats, notamment en acier, pendant Technical solutions for the cooling of wide-flat products, especially steel, during
leur déplacement rectiligne, sont connues. their rectilinear displacement, are known.
A ce sujet, le brevet est-allemand 267 674 fournit un aperçu complet des systèmes établis sous les concepts du "refroidissement laminaire" et de "l'autel d'eau". Les deux variantes présentent un inconvénient important, à savoir que, du fait de la construction, un gradiant de température se produit dans la direction de la largeur du produit formant large-plat refroidi. Cependant, selon l'assortiment, des manques d'homogénéité plus ou moins importants des propriétés de matériau se présentent sur la section transversale du produit ainsi que des contraintes internes non souhaitées dans le matériau. Pour résoudre ce problème, des solutions techniques ont été proposées dans le domaine des systèmes de refroidissement laminaire qui permettent tout d'abord un échelonnement rigide (voir brevets est-allemands 267 674 et 269 798), ultérieurement un échelonnement variable de l'intensité de refroidissement dans la direction de la largeur. Cela permet certes l'obtention d'effets positifs pour uniformiser le profil de température, mais la complexité constructive croissante est une indication très claire de la In this regard, the East German patent 267,674 provides a complete overview of the systems established under the concepts of "laminar cooling" and "water altar". Both variants have a significant disadvantage that, due to the construction, a temperature gradient occurs in the width direction of the cooled wide-plate product. However, according to the assortment, more or less significant lack of homogeneity of the properties of material appear on the cross section of the product as well as undesired internal stresses in the material. To solve this problem, technical solutions have been proposed in the field of laminar cooling systems that allow first a rigid staggering (see East German Patents 267 674 and 269 798), later a variable staggering of the intensity of cooling in the direction of the width. While this allows for positive effects to standardize the temperature profile, the increasing constructive complexity is a very clear indication of the
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limite de la capacité technologique basée sur le principe de limit of technological capacity based on the principle of
la "poutre de refroidissement laminaire". the "laminar cooling beam".
Lorsqu'on prend en considération une augmentation continue de la rentabilité des systèmes de refroidissement pour des produits formant large-plats, à part l'assurance d'une qualité élevée des produits, l'abaissement des frais de production a une importance du même ordre. Cela concerne, d'une part, la dépense constructive nécessaire pour réaliser un profil de température le plus uniforme possible dans le produit formant large-plat aussi bien dans la direction de la largeur que dans la direction longitudinale, d'autre part, les moyens de production nécessaires ainsi que la When considering a continued increase in the profitability of cooling systems for wide-flat products, apart from ensuring high product quality, the lowering of production costs is of similar importance. . This concerns, on the one hand, the constructive expenditure necessary to achieve the most uniform temperature profile possible in the wide-flat product both in the direction of the width and in the longitudinal direction, on the other hand, the means necessary production as well as the
consommation d'énergie ont une importance considérable. energy consumption are of considerable importance.
Cela concerne l'efficacité insuffisante des systèmes de refroidissement usuels jusqu'à présent pour accorder la largeur de sollicitation résultant de la construction à la This concerns the insufficient efficiency of the usual cooling systems so far to match the stress width resulting from the construction to the
largeur effective des produits formant large-plats refroidis. effective width of products forming chilled wide-dishes.
En partant de cette considération, le brevet européen 0 235 décrit une variante de construction dans laquelle la sollicitation en agent réfrigérant est adaptée au produit formant large-plat à refroidir. Cependant, cette proposition visant à réaliser un dispositif de refroidissement présente des insuffisances considérables. La sortie de l'agent réfrigérant de la cuve principale a lieu dans une largeur fixée par la construction. Un réglage de la largeur de la sollicitation est réalisé par les dispositifs de récupération disposés des deux côtés qui sont réglables relativement à la largeur du produit refroidi formant large-plat et qui évacuent le flux d'eau de refroidissement non utilisé. En ce sens, le flux d'eau de refroidissement sortant de la cuve principale reste constant indépendamment de la largeur de la Starting from this consideration, the European Patent 0 235 discloses a construction variant in which the coolant solicitation is adapted to the broad-dish product to be cooled. However, this proposal to achieve a cooling device has considerable deficiencies. The output of the refrigerant from the main tank takes place in a width fixed by the construction. An adjustment of the width of the stress is achieved by the recovery devices arranged on both sides which are adjustable relative to the width of the cooled product forming wide-flat and which evacuate the flow of cooling water not used. In this sense, the flow of cooling water leaving the main vessel remains constant regardless of the width of the
bande et est réglé à la largeur de sollicitation maximale. band and is set to the maximum load width.
Certes, les dispositifs de récupération décrits Certainly the recovery devices described
permettent d'exclure les bords des produits formant large- exclude the edges of products forming
plats de la sollicitation par l'agent réfrigérant, la répartition de l'agent réfrigérant lors du passage subséquent dans le dispositif conducteur aura cependant lieu de manière refrigerant, the distribution of the refrigerant during the subsequent passage through the conductive device will, however, take place
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passive. Une nouvelle répartition de l'agent réfrigérant vers passive. A new distribution of the cooling agent towards
le milieu du dispositif conducteur n'est pas possible. the middle of the conductive device is not possible.
L'opinion exposée dans le brevet cité en dernier, à savoir de régler la quantité de l'agent réfrigérant sollicité par cuve principale en fonction de l'épaisseur du matériau ne reflète que d'une manière insuffisante les facteurs d'influence complexes du passage de la chaleur du produit The opinion stated in the last-mentioned patent, namely to regulate the amount of the refrigerant applied to each main vessel as a function of the thickness of the material, only insufficiently reflects the complex influence factors of the passage. heat of the product
formant large-plat à l'agent réfrigérant. forming wide-flat to the refrigerant.
La réalisation constructive du dispositif de refroidissement constitue l'insuffisance principale car celui-ci n'offre jusqu'à présent aucune possibilité pour une réalisation individuelle variable et différenciée selon le besoin du régime de refroidissement (c'est-à-dire de la sollicitation en agent réfrigérant) pendant les opérations de The constructive realization of the cooling device constitutes the main insufficiency because it does not offer until now any possibility for a variable and differentiated individual realization according to the need of the cooling regime (that is to say of the solicitation refrigerant) during the operations of
refroidissement des différents produits formant large-plats. cooling of different products forming wide-dishes.
Le brevet est-allemand 291 710 décrit un dispositif qui comprend une sollicitation en eau ciblée pour éviter des manques d'homogénéité lors du refroidissement des produits formant large-plats, qui va au-delà des solutions proposées jusqu'à présent, orientées exclusivement constructivement et qui permet une influence ciblée sur le refroidissement de The German patent 291 710 describes a device that includes a targeted water bias to avoid lack of homogeneity during the cooling of products forming wide-flat, which goes beyond the solutions proposed so far, exclusively oriented constructively and that allows a targeted influence on the cooling of
chaque produit.each product.
La solution coûteuse du point de vue de la construction The expensive solution from the construction point of view
constitue un inconvénient.is a disadvantage.
L'invention a pour objet la création d'un dispositif pour le refroidissement différencié de produits formant large-plats qui permette une réalisation individuelle variable et différenciée en même temps selon le besoin de l'opération de refroidissement et qui assure ainsi des différences de température plus petites entre le milieu et le The object of the invention is the creation of a device for the differentiated cooling of wide-flat products which allows a variable and differentiated individual embodiment at the same time according to the need of the cooling operation and which thus ensures temperature differences. smaller between the middle and the
bord dans la direction de la largeur du produit à refroidir. edge in the direction of the width of the product to be cooled.
Selon l'invention, l'objet est atteint par un dispositif qui permet un refroidissement différencié de produits formant large-plats, de préférence en acier, avec un agent réfrigérant liquide pendant le déplacement rectiligne de ceux-ci qui comprend au moins une poutre de refroidissement avec un dispositif conducteur de l'agent According to the invention, the object is achieved by a device which allows a differentiated cooling of wide-flat products, preferably of steel, with a liquid coolant during the rectilinear movement thereof which comprises at least one beam of cooling with a conductive device of the agent
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réfrigérant, la poutre de refroidissement avec le dispositif conducteur de l'agent réfrigérant étant constitué d'une cuve de répartition de section transversale de préférence rectangulaire, avec une sortie latérale en forme de fente réalisée dans la direction longitudinale pour l'agent réfrigérant et un trop plein courbé vers l'intérieur, disposé à l'arête inférieure de cette sortie à la cuve de répartition et qui se transforme en une plaque conductrice faisant saillie sur l'arête inférieure de la cuve de répartition qui refrigerant, the cooling beam with the conductive device of the refrigerant consisting of a preferably rectangular cross-section distribution vessel, with a slot-shaped lateral outlet made in the longitudinal direction for the refrigerant and a overflow bent inwards, arranged at the lower edge of this outlet to the distribution vessel and which is transformed into a conductive plate projecting from the lower edge of the distribution vessel which
est disposée perpendiculairement au produit formant large- is arranged perpendicularly to the product forming
plat à refroidir, et en ce qu'on a associé à cette plaque conductrice deux plaques de réglage ainsi qu'une plaque de pression qui forment un canal d'écoulement réglable en largeur. Selon l'invention, les deux plaques de réglage présentent à leurs extrémités supérieures, adaptées au trop plein courbé, une épaisseur de matériau plus grande que dans le corps de base de la plaque. La solution constructive nettement plus avantageuse par rapport au brevet est-allemand 291 710 présente par rapport aux systèmes de refroidissement utilisés jusqu'à présent pour le refroidissement des produits formant large-plats d'autres avantages. Le dispositif conducteur de l'agent réfrigérant constitué de la plaque conductrice, des deux plaques de réglage et de la plaque de pression entraîne la réalisation d'une surface de sollicitation en agent réfrigérant fermée étroite sur le côté supérieur du produit formant large-plat par la stabilisation du flux de l'agent réfrigérant de telle manière qu'après la sortie du dispositif conducteur de l'agent réfrigérant, il maintient le profil d'écoulement imposé, approximativement plate to be cooled, and in that it is associated with this conductive plate two adjusting plates and a pressure plate which form a flow channel adjustable in width. According to the invention, the two adjustment plates have, at their upper ends, adapted to the curved overflow, a greater thickness of material than in the base body of the plate. The significantly more advantageous construction solution compared to East German patent 291 710 has compared to the cooling systems used hitherto for cooling broad-flat products of other advantages. The conducting device of the refrigerant consisting of the conductive plate, the two adjusting plates and the pressure plate causes the realization of a narrow closed refrigerant charging surface on the upper side of the broad-flat product by stabilizing the flow of the coolant such that after the exit of the conductive device from the coolant, it maintains the imposed flow profile, approximately
rectangulaire jusqu'à ce qu'il heurte la surface de la bande. rectangular until it strikes the surface of the strip.
Du fait de la surface de sollicitation fermée, il ne se produisent pas de bandes de refroidissement comme lorsqu'on utilise des systèmes de refroidissement classiques comprenant des tubulures laminaires. De telles bandes de refroidissement sont renforcées lorsque la vitesse de déplacement du produit formant large-plat à refroidir diminue, ce qui concerne particulièrement la production des larges bandes laminées à Because of the closed biasing surface, cooling belts do not occur as when using conventional cooling systems comprising laminar tubing. Such cooling strips are reinforced when the speed of movement of the product forming the flat-plate to be cooled decreases, particularly with regard to the production of the large rolled strip.
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chaud dans des installations de coulée et de laminage de brames minces. De plus, le flux de l'agent réfrigérant peut être stabilisé pour une largeur bien plus réduite de la section transversale de flux approximativement rectangulaire que dans le cas de systèmes de refroidissement à autels d'eau. Ainsi la quantité de l'agent réfrigérant sollicité par unité temporelle peut être mieux adaptée aux exigences thermodynamiques ce qui conduit à une diminution du besoin en agent réfrigérant par rapport aux dispositifs de refroidissement classiques. L'excédent en agent réfrigérant est limité. En même temps on évite un refroidissement brusque de la surface de matériau (notamment dans des systèmes de refroidissement à autel d'eau) ce qui se répercute positivement sur l'état structuel sur l'épaisseur de la bande. La quantité d'agent réfrigérant utilisée est diminuée, selon l'invention, également par le fait que la longueur de sollicitation est adaptée à la largeur du produit formant large-plat à refroidir. A part le réglage des plaques de réglage, il faut procéder à un pré-réglage en fonction de la largeur de l'amenée d'eau de la poutre de refroidissement et de poutres reliées, respectivement. Le dispositif conforme à l'invention est utilisé par ailleurs pour agir contre la formation de gradients de température dans la direction de la largeur du produit ce qui permet de réaliser plus uniformément les caractéristiques du matériau sur la section transversale et de diminuer les contraintes propres dans le matériau. On obtient cet effet en réglant la longueur de la surface de sollicitation pour les poutres de refroidissement actives pour qu'elles soient inférieures à la largeur effective du produit à refroidir. La réalisation selon l'invention de la sortie de l'agent réfrigérant de la cuve de répartition à la manière d'un trop plein fait que la quantité en agent réfrigérant amenée de manière constante se répartit respectivement sur la longueur de sollicitation réglée. A cette fin, l'extrémité supérieure courbée de la plaque de réglage est réalisée en une épaisseur de matériau plus grande hot in slab casting and rolling mills. In addition, the coolant flow can be stabilized for a much smaller width of the approximately rectangular flow cross section than in the case of water-based cooling systems. Thus the amount of the refrigerant solicited per unit time may be better adapted to the thermodynamic requirements which leads to a decrease in the need for refrigerant compared to conventional cooling devices. The excess refrigerant is limited. At the same time a sudden cooling of the material surface (especially in water-side cooling systems) is avoided, which has a positive effect on the structural state on the thickness of the strip. The amount of coolant used is reduced, according to the invention, also by the fact that the biasing length is adapted to the width of the broad-flat product to be cooled. Apart from adjusting the setting plates, pre-adjustment is required depending on the width of the water supply of the cooling beam and connected beams, respectively. The device according to the invention is also used to act against the formation of temperature gradients in the direction of the width of the product which makes it possible to achieve more uniformly the characteristics of the material on the cross section and to reduce the constraints inherent in the material. This effect is achieved by adjusting the length of the biasing surface for the active cooling beams to be less than the effective width of the product to be cooled. The embodiment according to the invention of the outlet of the cooling agent of the distribution tank in the manner of an overflow means that the quantity of refrigerant supplied in a constant manner is distributed respectively over the set stress length. For this purpose, the curved upper end of the adjusting plate is made of a larger material thickness.
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que le corps de base de la plaque. Il n'est donc plus nécessaire de procéder à un dosage synchrone fin de la quantité d'agent réfrigérant dans la cuve de répartition concernée de sorte qu'un préréglage de la quantité d'eau en fonction de la largeur du matériau à refroidir suffit pour le fonctionnement stable des poutres de refroidissement avec le dispositif conducteur de l'agent réfrigérant. Cela conduit à ce que les bords non sollicités du produit formant large-plat sont refroidis seulement par l'agent réfrigérant suivant un mouvement d'écoulement effluent et n'arrivant pas au point de stagnation, alors que dans la zone médiane le refroidissement est plus fort. Ainsi, l'utilisation du dispositif conforme à l'invention permet un équilibrage des différences de température sur la largeur de la bande. De plus, l'élimination par exemple de nitrure d'aluminium dans le rouleau chaud bobiné peut être rendue plus uniforme en refroidissant moins fortement les zones de bord qui refroidissent plus rapidement du feuillard laminé à chaud d'une manière ciblée. Par rapport aux systèmes de refroidissement classiques, le dispositif conforme à l'invention présente en outre l'avantage que lors d'une interruption de l'amenée de l'agent réfrigérant vers la poutre de refroidissement, l'agent réfrigérant s'écoule jusqu'à ce que l'état de remplissage dans la cuve de répartition ait atteint le niveau du trop plein. Lors du raccordement, on obtient dans le cas inverse des durées de pose très courtes jusqu'à ce que le système ait atteint sa as the basic body of the plate. It is therefore no longer necessary to carry out a synchronous metering of the quantity of refrigerant in the distribution vessel concerned, so that a pre-adjustment of the quantity of water as a function of the width of the material to be cooled is sufficient for the stable operation of the cooling beams with the conductive device of the coolant. This results in the unsolicited edges of the wide-flat product being cooled only by the coolant in an effluent flow movement and not reaching the stagnation point, while in the middle zone cooling is more strong. Thus, the use of the device according to the invention allows a balancing of temperature differences over the width of the strip. In addition, the removal of, for example, aluminum nitride from the coiled hot roll can be made more uniform by lessly cooling the edge areas which cool the hot rolled strip more quickly in a targeted manner. Compared to conventional cooling systems, the device according to the invention also has the advantage that, when the supply of the cooling agent to the cooling beam is interrupted, the cooling medium flows the filling state in the distribution vessel has reached the overflow level. During the connection, in the opposite case, very short installation times are obtained until the system has reached its
puissance complète.complete power.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood, and other purposes, features, details and advantages thereof
apparaîtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description
explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple, et dans lequel: la figure unique est une représentation de principe de la poutre de refroidissement avec le dispositif conducteur de l'agent réfrigérant, constitué d'une cuve de répartition 1 de explanatory text which follows with reference to the accompanying schematic drawing given by way of example only, and wherein: the single figure is a basic representation of the cooling beam with the conductive device of the refrigerant, consisting of a distribution tank 1 of
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section transversale rectangulaire avec une sortie en forme de fente réalisée dans la direction longitudinale pour l'agent réfrigérant. Sur un côté frontal de la cuve de répartition 1, il est prévu une amenée d'eau de refroidissement 2. Le flux de l'agent réfrigérant est dirigé par le trop plein laminaire courbé vers l'intérieur, dans la cuve de répartition par le canal d'écoulement formé par la plaque conductrice 3, les deux plaques de réglage 4 ainsi que d'une plaque de pression 5 perpendiculairement sur la surface de la bande. L'aptitude au réglage du canal d'écoulement est assurée par les solutions constructives habituelles. Le rideau d'eau laminaire fin qui se forme est stabilisé dans son flux jusqu'à ce qu'il heurte la surface de la bande par la plaque de pression 5. On évite ainsi, en raison de la surface de sollicitation fermée, des bandes de refroidissement, et on obtient un profil de température équilibré sur la largeur de la bande. Les deux plaques de réglage 4 constituées en un matériau étanche et reliées respectivement à un dispositif de réglage sont réalisées avec une arête supérieure configurée de façon qu'elles puissent être accrochées de manière étanche à l'arête inférieure tournée vers l'intérieur de la sortie en forme de fente de la cuve de répartition 1 et qu'elles sont déplaçables le long de cette arête. Le contour de l'évidement nécessaire à cette fin dans la paroi latérale respective de la cuve de répartition 1 est dans ce cas adapté à l'arête supérieure courbée des plaques de réglage 4 de telle manière que l'eau de refroidissement ne puisse pas sortir sur les côtés. La plaque de pression 5 est fixée par des organes de retenue qui sont fixés sur le côté supérieur de la cuve de répartition 1 dans rectangular cross-section with a slot-shaped outlet made in the longitudinal direction for the coolant. On a front side of the distribution vessel 1, there is provided a supply of cooling water 2. The flow of the refrigerant is directed by the laminar overflow bent inwards, in the distribution vessel by the flow channel formed by the conductive plate 3, the two adjusting plates 4 and a pressure plate 5 perpendicular to the surface of the strip. The ability to adjust the flow channel is ensured by the usual constructive solutions. The thin laminar water curtain which is formed is stabilized in its flow until it strikes the surface of the strip by the pressure plate 5. This prevents the strips from being pressed due to the closed solicitation surface. cooling, and a temperature profile is obtained that is balanced over the width of the strip. The two adjusting plates 4 made of a sealing material and connected respectively to an adjusting device are made with an upper edge configured so that they can be snagged to the lower edge facing the inside of the outlet. slot-shaped distribution vessel 1 and that they are movable along this edge. The contour of the recess necessary for this purpose in the respective side wall of the distribution vessel 1 is in this case adapted to the curved upper edge of the adjusting plates 4 so that the cooling water can not out on the coast. The pressure plate 5 is fixed by retaining members which are fixed on the upper side of the distribution vessel 1 in
sa position.his position.
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Also Published As
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| DE4335710C2 (en) | 1996-11-21 |
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