FR2822850A1 - Appareil de refroidissement rapide d'un feuillard - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la fabrication de feuillards.Elle se rapporte à un appareil (5) de refroidissement rapide incorporé à une installation de recuit continu destinée au refroidissement d'un feuillard qui défile par soufflage d'un gaz par des buses (13) dépassant d'une surface d'une chambre de refroidissement (12) installée dans l'installation de recuit continu afin que les extrémités des buses soient maintenues à une distance de 50 à 100 mm de la surface du feuillard. La chambre de refroidissement est disposée afin que la largeur maximale du feuillard Wmax et la distance H comprise entre la surface de la chambre et le feuillard corresponde à la relation 6 < Wmax/ H < 13, W étant la largeur maximale du feuillard et H la distance comprise entre la surface de la chambre et le feuillard.Application à la fabrication des feuillards.
Description
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La présente invention concerne un appareil de refroidissement rapide d'un feuillard d'acier par soufflage d'un gaz par des buses ayant une capacité de refroidissement supérieure à celle des buses classiques, dans une installation de recuit continu (four) afin qu'un traitement thermique soit appliqué de façon continue au feuillard d'acier.
Un four de recuit continu, de manière bien connue, permet le chauffage, le maintien en température et le refroidissement en continu d'un feuillard d'acier et, le cas échéant, l'application ultérieure d'un traitement de survieillissement. Dans ces opérations, en plus de la température de chauffage (température de recuit) et du temps de maintien en température, le refroidissement d'un feuillard d'acier est important pour l'obtention d'un feuillard ayant les propriétés voulues. Par exemple, lorsque la propriété de vieillissement, la résistance à la formation de cannelures et d'autres propriétés du feuillard doivent être accrues, on considère qu'une augmentation de la vitesse de refroidissement, puis l'application d'un traitement de survieillissement sont efficaces. Des fluides de refroidissement très diverses sont couramment utilisés pour le refroidissement d'un feuillard après le chauffage et le maintien en température, et la vitesse de refroidissement du feuillard dépend de la sélection du fluide de refroidissement.
On peut obtenir une très grande vitesse de refroidissement lors d'utilisation d'eau comme fluide de refroidissement ; on peut ainsi obtenir une vitesse de refroidissement correspondant à un refroidissement ultra-rapide.
L'inconvénient le plus sérieux du refroidissement par eau est cependant une déformation du feuillard appelée flambage au refroidissement"sous l'action des contraintes de trempe". Un autre problème est causé par la formation d'un
film d'oxyde à la surface d'un feuillard du fait de son contact avec l'eau, et une installation supplémentaire destinée à retirer ce film d'oxyde est nécessaire. Pour ces raisons, un appareil de refroidissement par eau n'est pas avantageux au point de vue de la rentabilité.
film d'oxyde à la surface d'un feuillard du fait de son contact avec l'eau, et une installation supplémentaire destinée à retirer ce film d'oxyde est nécessaire. Pour ces raisons, un appareil de refroidissement par eau n'est pas avantageux au point de vue de la rentabilité.
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On utilise, pour la solution de ce problème, un procédé de refroidissement par un cylindre dans lequel un feuillard est refroidi par mise de sa surface au contact de la surface d'un cylindre refroidi par eau ou par un autre fluide de refroidissement qui circule à l'intérieur. Ce procédé pose cependant le problème suivant.
Tous les feuillards qui passent dans un four continu de recuit ne sont pas obligatoirement plats, et il arrive que le feuillard ne soit au contact du cylindre de refroidissement que partiellement sur sa largeur. L'absence locale de contact provoque un refroidissement non uniforme du feuillard en direction transversale et en conséquence une déformation du feuillard. Un dispositif est alors nécessaire pour la remise à plat du feuillard avant le cylindre de refroidissement, si bien que le coût de l'appareil est accru.
On a aussi utilisé industriellement, comme autre dispositif de refroidissement, un procédé de refroidissement par un gaz, et divers rapports concernent un tel procédé.
Bien que la vitesse de refroidissement obtenue par un tel procédé soit plus faible que dans le cas du refroidissement par eau ou par un cylindre comme indiqué précédemment, ce procédé permet un refroidissement relativement uniforme en direction transversale. Pour que la vitesse de refroidissement soit accrue, étant donné que sa faible valeur constitue l'inconvénient le plus sérieux de ce procédé, on a déjà décrit une technique comprenant l'augmentation de la vitesse de refroidissement par disposition des extrémités des buses de soufflage du gaz de refroidissement aussi près que possible du feuillard, avec ainsi élévation de la vitesse de conduction de chaleur, et une autre technique mettant en oeuvre de l'hydrogène gazeux comme gaz soufflé.
La demande publiée et examinée de brevet japonais n H2-16375 est un exemple de technique d'augmentation de la conductibilité thermique par mise des extrémités des buses
de soufflage de gaz à proximité du feuillard. Cette techno- logie permet un refroidissement efficace par réduction de la distance entre les extrémités des buses et le feuillard.
de soufflage de gaz à proximité du feuillard. Cette techno- logie permet un refroidissement efficace par réduction de la distance entre les extrémités des buses et le feuillard.
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Dans la technologie proposée plus précisément, la longueur des buses en saillie par rapport à une surface d'une chambre de gaz de refroidissement (boite de refroidissement) est réglée à une valeur égale à 100 mm-Z ou plus (Z étant la distance comprise entre les extrémités des buses et la surface du feuillard), et de cette manière, une chambre est formée pour le gaz soufflé par les buses en saillie qui doit s'écouler en revenant après avoir frappé le feuillard d'acier. Ce document indique que cette disposition réduit la stagnation du gaz soufflé à la surface du feuillard et augmente l'uniformité de refroidissement dans la direction de la largeur du feuillard.
En outre, ce document décrit une expérience de détermination de l'emplacement optimal du coefficient de transfert de chaleur déterminé par changement de la hauteur de saillie des buses entre 50 mm-Z et 200 mm-Z, Z étant la distance entre les extrémités des buses et le feuillard, et, d'après cette expérience, le document a proposé un appareil de refroidissement ayant la capacité de refroidissement la plus grande à ce moment comme appareil de refroidissement utilisé dans la zone de refroidissement d'un four de recuit continu. Du fait de la mise au point de l'appareil de refroidissement, il a été possible d'augmenter le coefficient de transfert de chaleur, qui est habituellement
environ 420 kJ/m2. h. OC à 1680 kJ/m2. h. OC.
environ 420 kJ/m2. h. OC à 1680 kJ/m2. h. OC.
Une autre augmentation de la vitesse de refroidissement a été nécessaire, mais cette augmentation a présenté une limite dans le cas des appareils classiques car un gaz contenant environ 95 % d'azote mélangé à 5 % d'hydrogène a été utilisé pour le courant de fluide de refroidissement dans la plupart des cas.
L'utilisation de l'hydrogène gazeux comme fluide de refroidissement a été proposée pour la solution du problème. On sait depuis longtemps que la capacité de refroidissement peut-être accrue par utilisation d'hydrogène gazeux, mais cette solution n'a pas été appliquée commercialement compte tenu du danger présenté par l'hydrogène gazeux.
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La demande publiée et non examinée de brevet japonais n H9-235626 décrit une technologie permettant un refroi- dissement rapide par augmentation de la concentration de l'hydrogène gazeux. Il s'agit d'une technologie qui accroît la vitesse de refroidissement par réglage de la concentration de l'hydrogène dans un gaz de refroidissement jusqu'à 30 à 60 %, avec une température de 30 à 150 C, le
gaz étant soufflé sur un feuillard à une vitesse de soufflage de 100 à 150 m/sec. dans une zone de refroidissement rapide. En outre, pour que la vitesse de refroidissement voulue soit atteinte, la distance comprise entre la surface du feuillard et les extrémités des buses, ayant toutes un trou circulaire de soufflage, est réglée à une valeur inférieure ou égale à 70 mm.
gaz étant soufflé sur un feuillard à une vitesse de soufflage de 100 à 150 m/sec. dans une zone de refroidissement rapide. En outre, pour que la vitesse de refroidissement voulue soit atteinte, la distance comprise entre la surface du feuillard et les extrémités des buses, ayant toutes un trou circulaire de soufflage, est réglée à une valeur inférieure ou égale à 70 mm.
Une technologie d'utilisation de l'hydrogène gazeux comme fluide de refroidissement a ainsi été proposée concrètement et son application industrielle est imminente.
Dans la technique de refroidissement d'un feuillard par augmentation de la concentration d'hydrogène de l'atmosphère gazeuse formée essentiellement d'azote, et par soufflage du gaz par des buses à une vitesse de refroidissement de 100 à 150 m/sec., il est nécessaire de façon générale d'obtenir
une vitesse de gaz de refroidissement de 100 à 150 m/sec. et en conséquence la quantité de gaz soufflé vers le feuillard doit être importante. Bien que la capacité de refroidissement soit augmentée par soufflage d'une grande quantité de gaz, un nouveau problème se pose et concerne la distribution de la température du feuillard dans la direction de la largeur du fait du soufflage du gaz après qu'il a frappé le feuillard. Ce problème est lié au fait que le gaz, lorsqu'il a frappé le feuillard et a rebondi, forme une certaine couche le long de la surface du feuillard et s'écoule par des ouvertures placées sur les côtés du feuillard dans la direction de la largeur.
une vitesse de gaz de refroidissement de 100 à 150 m/sec. et en conséquence la quantité de gaz soufflé vers le feuillard doit être importante. Bien que la capacité de refroidissement soit augmentée par soufflage d'une grande quantité de gaz, un nouveau problème se pose et concerne la distribution de la température du feuillard dans la direction de la largeur du fait du soufflage du gaz après qu'il a frappé le feuillard. Ce problème est lié au fait que le gaz, lorsqu'il a frappé le feuillard et a rebondi, forme une certaine couche le long de la surface du feuillard et s'écoule par des ouvertures placées sur les côtés du feuillard dans la direction de la largeur.
Pendant ce traitement, la couche de gaz formée après soufflage du gaz vers le feuillard créée une différence de température dans la direction de la largeur. Cependant, dans la technologie décrite dans le document précité, on
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considère que le gaz soufflé peut s'échapper de l'espace formé derrière les buses en saillie par détermination dans la hauteur de saillie des buses à une valeur comprise entre 50 mm-Z et 200 mm-Z.
Cependant, comme il est nécessaire de souffler une grande quantité de gaz pour le refroidissement du feuillard, la plage de hauteur de saillie des buses indiquée précédemment, bien qu'elle soit efficace dans une certaine mesure, n'est pas suffisante pour la solution du problème de la différence de température dans la direction de la largeur du feuillard. En outre, le feuillard présente un flottement dû au soufflage de gaz à grande vitesse et des paires de cylindres de maintien doivent être installées entre les appareils de refroidissement afin que ce flottement soit supprimé. Cependant, on ne peut pas escompter un bon effet de l'utilisation de cylindres, car les emplacements où de tels cylindres peuvent être montés sont limités.
Pour les raisons précitées, la présente invention a pour objet la mise à disposition d'un appareil de refroidissement ayant une aptitude suffisante au refroidissement dans une opération de refroidissement d'une installation de recuit continu, et permettant de réduire au minimum la différence de température du feuillard dans la direction de la largeur, due au soufflage de gaz à grande vitesse, et empêchant le flottement du feuillard par utilisation optimale de cylindres de maintien.
A cet effet, l'invention concerne un appareil de refroidissement rapide incorporé à une installation de recuit continu destinée au refroidissement d'un feuillard qui défile par soufflage d'un gaz par des buses dépassant d'une surface d'une chambre de refroidissement installée dans l'installation de recuit continu afin que les extrémités des buses soient maintenues à une distance de 50 à 100 mm de la surface du feuillard, et caractérisé par la disposition de la chambre de refroidissement afin que la largeur maximale du feuillard Wmax et que la distance H comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et le feuillard corresponde à la relation (1) :
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6 < Wmax/H < 13 (1) W étant la largeur maximale (en mm) du feuillard et H la distance (en mm) comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et le feuillard.
L'invention concerne aussi un appareil de refroidissement rapide incorporé à une installation de recuit continu destinée au refroidissement d'un feuillard qui défile par soufflage d'un gaz par des buses dépassant d'une surface d'une chambre de refroidissement installée dans l'installation de recuit continu afin que les extrémités des buses soient maintenues à une distance de 50 à 100 mm de la surface du feuillard, et caractérisé par la disposition de la chambre de refroidissement de manière que le nombre de Reynolds corresponde à la relation suivante : nombre de Reynolds Re 500 000 le nombre de Reynolds Re au bord du feuillard étant tel que nombre de Reynolds Re = Lv/u, L étant la moitié de la largeur du feuillard, V le débit moyen de gaz dans la direction de la largeur du feuillard à un bord et étant égal au rapport Q/H, Q étant la moitié de la quantité de gaz soufflé vers le feuillard et H la distance (en mm) comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et le feuillard, et u étant le coefficient de viscosité cinématique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d'une zone de refroidissement rapide d'un four de recuit continu ; la figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1 ; la figure 3 est une représentation schématique d'appareils de refroidissement installés dans la zone de refroidissement rapide ; la figure 4 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 3 ;
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la figure 5 représente successivement la circulation du gaz soufflé par des buses en saillie dans la direction de la largeur du feuillard pour une hauteur H égale à 175 mm ; la figure 6 est analogue à la figure 5 mais correspond au cas où H est égale à 275 mm ; la figure 7 est un graphique représentant la relation entre la largeur maximale du feuillard et la distance de soufflage de gaz ; la figure 8 est un graphique représentant la relation entre la distance comprise entre les extrémités des buses et le feuillard et le coefficient de transfert de chaleur ; la figure 9 est un schéma utile pour la détermination de la plage dans laquelle le flottement du feuillard est supprimé ; et la figure 10 est un graphique représentant des résultats de vérification obtenus pour la détermination de la relation entre le nombre de Reynolds Re et le flottement du feuillard.
La figure 1 est une représentation schématique d'une zone de refroidissement rapide d'un four de recuit continu, et la figure 2 une coupe selon la ligne A-A de la figure 1.
La figure 3 est une représentation schématique d'appareils de refroidissement installés dans la zone de refroidissement rapide, et la figure 4 une coupe suivant la ligne B-B de la figure 3. Les figures 5 et 6 sont des représentations correspondant à une expérience, indiquant la circulation du gaz soufflé par des buses en saillie dans la direction de la largeur du feuillard. La figure 7 est un graphique représentant la relation entre la largeur maximale du feuillard et la distance du soufflage du gaz. La figure 8 est un graphique représentant la relation entre la distance comprise entre les extrémités des buses et le feuillard et le coefficient de transfert de chaleur.
Un four de recuit continu comprend de façon générale une zone de refroidissement, une zone de maintien en température, une zone de refroidissement primaire équipée d'appareils de refroidissement rapide, une zone de survieillissement et une zone suivante de refroidissement
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secondaire, qui sont toutes placées dans des enveloppes de four, et un feuillard est traité lorsqu'il se déplace de façon continue dans ces zones.
Des unités d'appareils de refroidissement rapide selon l'invention placées dans la zone de refroidissement sont installées entre des cylindres supérieurs et inférieurs 3 et 4 placés dans un corps 1 de four pour le transport du feuillard 2, comme indiqué schématiquement sur la figure 1. Les appareils 5 de refroidissement destinés à souffler un gaz sont disposés par paires le long du passage du feuillard 2 entre les cylindres supérieurs et inférieurs afin que les appareils de chaque paire de l'appareil de refroidissement soient tournés vers les surfaces du feuillard 2. Les paires de cylindres de maintien 6 et 7 destinés à empêcher un flottement du feuillard 2 sont disposées, pour la retenue du feuillard 2, entre les paires de l'appareil 5 de refroidissement qui sont adjacentes en direction verticale.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. Le gaz soufflé par les appareils 5 de refroidissement vers le feuillard 2 est aspiré par l'orifice 8 d'aspiration de gaz disposé dans le corps 1 du four, renvoyé vers les appareils de refroidissement 5 après passage dans l'échangeur de chaleur 9 et le ventilateur 10 de circulation, et soufflé à nouveau vers le feuillard 2. L'échangeur de chaleur 9 et le ventilateur 10 de circulation sont raccordés par les conduits 11 de circulation et le gaz soufflé vers le feuillard 2 dans le four circule et est réutilisé.
Un appareil 5 de refroidissement est composé d'une paire de chambres 12 de refroidissement et de buses 13 en saillie ayant chacune un trou circulaire de soufflage, placées à la surface de chacune des chambres 12 de refroidissement tournée vers le feuillard. Les buses en saillie, décrites dans la demande publiée et examinée de brevet japonais n H2-16375, sont utilisées comme buses en saillie 13, et la section des ouvertures de buse correspond à une valeur comprise entre 2 et 4 % de l'étendue de la surface de chaque chambre 12 de refroidissement. L'utilisation de ces
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buses 13 permet la disposition des extrémités des buses à proximité du feuillard 2, si bien que la capacité de refroidissement de l'appareil peut-être remarquablement accrue. La capacité de refroidissement est optimisée par réalisation de la section des ouvertures de buse afin qu'elle soit comprise entre 2 et 4 % de la surface de la chambre de refroidissement.
La figure 3 et la figure 4, qui est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 3, représente la disposition générale d'appareils expérimentaux utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention et dans lesquels les buses en saillie 13 ayant chacune un trou circulaire de soufflage, sont installées à la surface de chacune des chambres 12 de refroidissement tournée vers le feuillard. Les buses 13 sont disposées afin que la section des ouvertures de buse soit comprise entre 2 et 4 % de l'étendue de la surface de chaque chambre de refroidissement 12, la valeur réelle étant de 2,8 % dans les appareils expérimentaux. Des expériences ont été réalisées dans les conditions suivantes : la hauteur h des buses en saillie (mm) 13 a été réglée à 100 mm lorsque la distance H comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et la surface du feuillard (mm), par rapport
à la surface de chaque chambre de refroidissement 12, était de 175 mm, et la hauteur h a été réglée à 200 mm lorsque la distance H était égale à 275 mm. La vitesse de circulation des gaz au bout des buses a été réglée à 120 m/sec. Il faut noter que la largeur W du feuillard (mm) indiquée sur la figure correspond à la largeur du feuillard 2. La figure 5 représente les résultats d'une expérience réalisée avec
H = 175 mm et la figure 6 qui sont obtenus lorsque H = 275 mm. Les représentations des courants de gaz des figures 5 et 6 correspondent à la moitié droite du feuillard.
à la surface de chaque chambre de refroidissement 12, était de 175 mm, et la hauteur h a été réglée à 200 mm lorsque la distance H était égale à 275 mm. La vitesse de circulation des gaz au bout des buses a été réglée à 120 m/sec. Il faut noter que la largeur W du feuillard (mm) indiquée sur la figure correspond à la largeur du feuillard 2. La figure 5 représente les résultats d'une expérience réalisée avec
H = 175 mm et la figure 6 qui sont obtenus lorsque H = 275 mm. Les représentations des courants de gaz des figures 5 et 6 correspondent à la moitié droite du feuillard.
Comme l'indique la partie a de la figure 5, le gaz soufflé par la partie centrale du feuillard 2 vient frapper celui-ci, puis rebondit et s'écoule (comme l'indiquent les traits noirs continus) vers le bord du feuillard 2 en
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formant une couche le long de la surface de la chambre 12 de refroidissement.
La partie b de la figure 5 représente l'écoulement du gaz soufflé vers le milieu de la moitié droite du feuillard 2. Sur cette figure, le gaz soufflé vers le milieu de la moitié droite, bien qu'il vienne frapper le feuillard 2, puis rebondisse et se déplace vers la chambre de refroidissement, est gêné dans son rebond après avoir frappé le feuillard, par la couche de gaz soufflé à la partie centrale du feuillard comme décrit précédemment, si bien que la plus grande partie du gaz s'écoule vers le bord du feuillard en stagnant dans la zone (Z) comprise entre les extrémités des buses et le feuillard. Comme l'indique la partie c de la figure 5, le gaz soufflé près du bord de feuillard 2 a un autre comportement tel que le gaz soufflé près du bord s'écoule vers l'extérieur de la partie de bord en stagnant dans la zone (Z) comprise entre les buses et le feuillard.
Comme décrit précédemment, si seule la hauteur h des buses 13 et la distance Z de soufflage comprise entre les extrémités des buses et le feuillard sont spécifiées, comme dans le cas classique, le gaz soufflé par les buses ne peut pas s'écouler vers le bord du feuillard car il est arrêté par le gaz soufflé vers la partie centrale du feuillard et s'échappe, alors que du gaz stagne près du bord du feuillard comme l'indique la figure 6. Il est donc manifeste que, même lorsque les positions des chambres 12 de refroidissement sont déterminées en fonction de la hauteur des buses et de la distance Z entre les extrémités des buses et le feuillard comme dans le cas classique, la différence de température du feuillard dans la direction de la largeur n'est pas éliminée et le flottement du feuillard n'est pas supprimé.
Pour la solution de ce problème, on a réalisé une expérience dans laquelle la distance H comprise entre la surface de la chambre 12 et le feuillard 2 est égale à 275 mm et la distance Z entre le feuillard 2 et les extrémités des buses 13 est égale à 75 mm. Le résultat est indiqué sur la figure 6.
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Comme l'indique la partie a de la figure 6, le gaz soufflé vers la partie centrale du feuillard 2 vient frapper celui-ci puis rebondit vers la chambre de refroidissement et s'écoule pour s'échapper au bord du feuillard en formant une couche le long de la surface de la chambre de refroidissement.
Dans le cas du gaz soufflé vers le milieu de la moitié droite du feuillard comme indiqué par la partie b de la figure 6, la plus grande partie du gaz forme une couche sous la couche de gaz soufflé à la partie centrale du feuillard et s'échappe au bord du feuillard.
Comme l'indique la partie c de la figure 6, le gaz soufflé vers la partie de bord du feuillard vient frapper celui-ci puis s'échappe du bord du feuillard par la partie qui se trouve sous la couche de gaz indiquée dans la partie b de la figure 6.
Comme décrit précédemment, l'état d'écoulement du gaz lorsqu'il a frappé le feuillard 2 change avec la distance comprise entre la surface de la chambre de refroidissement 12 et le feuillard 2.
Les résultats qui précèdent indiquent clairement que, lorsque le gaz soufflé vers le feuillard stagne au bord de celui-ci, la partie de bord du feuillard subit un refroidissement excessif et une différence de température apparaît dans la direction de la largeur du feuillard. La stagnation du gaz est considérée comme la cause de l'élévation de la
pression interne à la partie de bord qui provoque un flottement (oscillation) du feuillard. Comme la zone de refroidissement rapide de l'installation de recuit continu est déterminée d'après la largeur maximale du feuillard, la capacité des appareils de refroidissement dans cette zone est déterminée d'après la largeur maximale du feuillard. Pour cette raison, la différence de température dans la direction de la largeur du feuillard, due au gaz soufflé vers le feuillard, et l'oscillation du feuillard provoquée par la stagnation du gaz sont évitées par réglage convenable de la distance comprise entre la surface de chaque chambre
pression interne à la partie de bord qui provoque un flottement (oscillation) du feuillard. Comme la zone de refroidissement rapide de l'installation de recuit continu est déterminée d'après la largeur maximale du feuillard, la capacité des appareils de refroidissement dans cette zone est déterminée d'après la largeur maximale du feuillard. Pour cette raison, la différence de température dans la direction de la largeur du feuillard, due au gaz soufflé vers le feuillard, et l'oscillation du feuillard provoquée par la stagnation du gaz sont évitées par réglage convenable de la distance comprise entre la surface de chaque chambre
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de refroidissement et le feuillard pour la largeur maximale du feuillard à traiter (à refroidir).
La figure 7 représente l'apparition du flottement (oscillation) du feuillard d'après la relation entre l'amplitude de son flottement et le rapport de la largeur maximale (Wmax) du feuillard et de la distance (H) comprise entre le feuillard et la surface de la chambre de refroidissement. Le flottement du feuillard devient net lorsque le rapport de la largeur maximale du feuillard (Wmax) à la distance (H) comprise entre la surface de la chambre et le feuillard dépasse 13. Lorsque le rapport est inférieur ou égal à 6, un flottement n'apparaît pas, mais la capacité de refroidissement est réduite car la distance de soufflage devient importante.
Une plage convenable de valeurs de Wmax/H est donc comprise entre 6 et 13 et de préférence entre 6 et 12, et très avantageusement entre 6 et 11.
La capacité de refroidissement du feuillard est déterminée par le diamètre D des buses et la distance Z comprise entre les extrémités des buses et le feuillard. Le diamètre des buses est habituellement de 9,2 mm. Les coefficients de transfert de chaleur a (dans la zone de collision-stagnation d'un fluide soufflé perpendiculairement vers le feuillard) aux différents fluides de refroidissement varient comme l'indique la figure 8 lorsque la distance Z est comprise entre les extrémités des buses et le feuillard varie (voir par exemple"the Proceedings of the 5th Japanese Heat Transfer Symposium", Mai 1968, p. 106).
Une valeur élevée de of est obtenue avec n'importe quel fluide lorsque le rapport qui sépare D est compris entre 5,4 et 10,8. Ceci indique que dans le cas du diamètre des buses couramment utilisées (9,2 mm), il est souhaitable, pour obtenir une bonne capacité de refroidissement, que la distance Z comprise entre les extrémités des buses et le
feuillard soit réglée à une valeur au moins égale à 50 mm et au plus égale à 100 mm approximativement.
feuillard soit réglée à une valeur au moins égale à 50 mm et au plus égale à 100 mm approximativement.
Le tableau 1 indique la relation entre la largeur maximale d'un feuillard (Wmax) traitée dans une installation
<Desc/Clms Page number 13>
de recuit continu et la distance H comprise entre une chambre de refroidissement et le feuillard. Lorsque la largeur maximale du feuillard (Wmax) à traiter est déterminée, la distance H comprise entre la chambre de refroidissement et le feuillard est déterminée d'après ce tableau.
Tableau 1
<tb>
<tb> Largeur <SEP> du <SEP> Hauteur <SEP> (H) <SEP> Hauteur <SEP> (H)
<tb> feuillard <SEP> (W)
<tb> 800 <SEP> 150 <SEP> 5.3
<tb> 900 <SEP> 150 <SEP> 6.0
<tb> 1100 <SEP> 150 <SEP> 7.4
<tb> 1200 <SEP> 150 <SEP> 8.0
<tb> 1300 <SEP> 150 <SEP> 8.0
<tb> 1400 <SEP> 150 <SEP> 8.7
<tb> 1500 <SEP> 150 <SEP> 10.0
<tb> 1600 <SEP> 150 <SEP> 10.8
<tb> 1700 <SEP> 150 <SEP> 11.3
<tb> 1800 <SEP> 150 <SEP> 12.0
<tb> 1900 <SEP> 150 <SEP> 12.6
<tb> 2000 <SEP> 150 <SEP> 13.3
<tb> 1200 <SEP> 200 <SEP> 6.0
<tb> 1300 <SEP> 200 <SEP> 6.5
<tb> 1400 <SEP> 200 <SEP> 7.0
<tb> 1500 <SEP> 200 <SEP> 7.5
<tb> 1600 <SEP> 200 <SEP> 8.0
<tb> 1700 <SEP> 200 <SEP> 8.5
<tb> 1800 <SEP> 200 <SEP> 9.0
<tb> 1900 <SEP> 200 <SEP> 9.5
<tb> 2000 <SEP> 200 <SEP> 10.0
<tb> 1800 <SEP> 300 <SEP> 6.0
<tb> 1900 <SEP> 300 <SEP> 6.3
<tb> 2000 <SEP> 300 <SEP> 6.7
<tb>
<tb> Largeur <SEP> du <SEP> Hauteur <SEP> (H) <SEP> Hauteur <SEP> (H)
<tb> feuillard <SEP> (W)
<tb> 800 <SEP> 150 <SEP> 5.3
<tb> 900 <SEP> 150 <SEP> 6.0
<tb> 1100 <SEP> 150 <SEP> 7.4
<tb> 1200 <SEP> 150 <SEP> 8.0
<tb> 1300 <SEP> 150 <SEP> 8.0
<tb> 1400 <SEP> 150 <SEP> 8.7
<tb> 1500 <SEP> 150 <SEP> 10.0
<tb> 1600 <SEP> 150 <SEP> 10.8
<tb> 1700 <SEP> 150 <SEP> 11.3
<tb> 1800 <SEP> 150 <SEP> 12.0
<tb> 1900 <SEP> 150 <SEP> 12.6
<tb> 2000 <SEP> 150 <SEP> 13.3
<tb> 1200 <SEP> 200 <SEP> 6.0
<tb> 1300 <SEP> 200 <SEP> 6.5
<tb> 1400 <SEP> 200 <SEP> 7.0
<tb> 1500 <SEP> 200 <SEP> 7.5
<tb> 1600 <SEP> 200 <SEP> 8.0
<tb> 1700 <SEP> 200 <SEP> 8.5
<tb> 1800 <SEP> 200 <SEP> 9.0
<tb> 1900 <SEP> 200 <SEP> 9.5
<tb> 2000 <SEP> 200 <SEP> 10.0
<tb> 1800 <SEP> 300 <SEP> 6.0
<tb> 1900 <SEP> 300 <SEP> 6.3
<tb> 2000 <SEP> 300 <SEP> 6.7
<tb>
On peut aussi expliquer la raison decet effet d'un point de vue différent.
La limite supérieure de la plage du rapport Wmax/H dans laquelle le flottement du feuillard est supprimé, est déterminée d'après les résultats expérimentaux.
<Desc/Clms Page number 14>
L'apparition du flottement peut-être maîtrisée par réduction de la circulation du gaz circulant le long de la surface du feuillard après avoir frappé celui-ci.
Les résultats de la figure 10 sont obtenus par examen de la relation entre la variation du nombre de Reynolds Re et l'apparition du flottement du feuillard. Il faut noter que le nombre de Reynolds à un bord d'un feuillard comme indiqué sur la figure 9 est donné sous la forme L. V/u, L étant la demi-largeur du feuillard, V le débit moyen de gaz
en direction de la largeur du feuillard à un bord et étant égal à Q/H, Q étant la moitié de la quantité de gaz soufflé vers le feuillard, et u étant le coefficient de viscosité cinématique.
en direction de la largeur du feuillard à un bord et étant égal à Q/H, Q étant la moitié de la quantité de gaz soufflé vers le feuillard, et u étant le coefficient de viscosité cinématique.
Sur la figure 10, la région stable désigne la région dans laquelle le flottement du feuillard est réduit et la région instable dans laquelle le flottement est important.
D'après la description qui précède, on note que le flottement du feuillard peut-être réduit par réglage du nombre de Reynolds à une valeur inférieure ou égale à 500 000.
Lorsque le nombre de Reynolds est égal à 500 000, la relation suivante est satisfaire :
<Desc/Clms Page number 15>
Tableau 2-Apparition éventuelle d'une oscillation
<tb>
<tb> Nature <SEP> Wmax <SEP> H <SEP> Wmax/H <SEP> Re <SEP> Oscil-Capacité
<tb> du <SEP> gaz <SEP> lation <SEP> de <SEP> refroidissement
<tb> H25% <SEP> 1200 <SEP> 100 <SEP> 12 <SEP> 410370 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> +N, <SEP> 95% <SEP> mm <SEP> 150 <SEP> 8 <SEP> 273580 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 200 <SEP> 6 <SEP> 205185 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 250 <SEP> 4.8 <SEP> 164148 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 300 <SEP> 4 <SEP> 163790 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 350 <SEP> 3.4 <SEP> 117249 <SEP> 0 <SEP> X
<tb> 1600 <SEP> 100 <SEP> 16.0 <SEP> 729547 <SEP> X <SEP> 0
<tb> mm <SEP> 150 <SEP> 10.7 <SEP> 483365 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 200 <SEP> 8.0 <SEP> 364774 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 250 <SEP> 6.4 <SEP> 291819 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 300 <SEP> 5.3 <SEP> 243182 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 350 <SEP> 4.6 <SEP> 208442 <SEP> 0 <SEP> X
<tb> 2000 <SEP> 100 <SEP> 20.0 <SEP> 1139918 <SEP> X <SEP> 0
<tb> mm <SEP> 150 <SEP> 13.3 <SEP> 759945 <SEP> X <SEP> 0
<tb> 200 <SEP> 10.0 <SEP> 569959 <SEP> X <SEP> 0
<tb> 250 <SEP> 8.0 <SEP> 455967 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 300 <SEP> 6.7 <SEP> 379973 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 350 <SEP> 5.7 <SEP> 325691 <SEP> 0 <SEP> X
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<tb> +N2 <SEP> 50% <SEP> mm <SEP> 150 <SEP> 8 <SEP> 239328 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb> 250 <SEP> 4.8 <SEP> 143597 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 300 <SEP> 4 <SEP> 119664 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 350 <SEP> 3.4 <SEP> 102561 <SEP> 0 <SEP> X
<tb> 1600 <SEP> 100 <SEP> 16.0 <SEP> 649465 <SEP> x <SEP> 0
<tb> mm <SEP> 150 <SEP> 10.7 <SEP> 432977 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 200 <SEP> 8.0 <SEP> 324733 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 250 <SEP> 6.4 <SEP> 259786 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 300 <SEP> 5.3 <SEP> 216488 <SEP> 0 <SEP> X
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<tb> 350 <SEP> 5. <SEP> 7 <SEP> 289940 <SEP> 0 <SEP> X
<tb> Oscillation <SEP> : <SEP> 0 <SEP> = <SEP> n'apparaît <SEP> pas, <SEP> X <SEP> = <SEP> apparaît
<tb>
Capacité de refroidissement : 0 = bon, X = mauvais
<tb> Nature <SEP> Wmax <SEP> H <SEP> Wmax/H <SEP> Re <SEP> Oscil-Capacité
<tb> du <SEP> gaz <SEP> lation <SEP> de <SEP> refroidissement
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<tb> Oscillation <SEP> : <SEP> 0 <SEP> = <SEP> n'apparaît <SEP> pas, <SEP> X <SEP> = <SEP> apparaît
<tb>
Capacité de refroidissement : 0 = bon, X = mauvais
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Exemple
Le tableau 2 correspond à des exemples.
Le tableau 2 correspond à des exemples.
Il est manifeste d'après ce tableau que, avec tous les types de gaz et pour les largeurs maximales de feuillard, une oscillation du feuillard n'apparaît pas lorsque le rapport Wmax/H est inférieur à 13 (et apparaît toujours lorsque ce rapport dépasse 13). En conséquence, dans le cas où la condition Wmax/H < 13 est respecté, une oscillation n'apparaît pas. Lorsque la longueur h des buses augmente d'autre part, la résistance du fluide dans les buses augmente si bien qu'il faut un ventilateur de plus grande capacité pour élever la pression de soufflage du gaz vers les chambres de refroidissement 12.
En conséquence, plus les buses sont courtes et plus l'ensemble de l'appareillage est peut coûteux.
D'autre part, en ce qui concerne la limite de la capacité du ventilateur qui augmente la pression, on considère que la limite en pratique de longueur de buse est de l'ordre de 200 mm.
En outre, une valeur optimale de la distance de soufflage Z est comprise entre 50 et 100 mm ; lorsqu'elle dépasse 100 mm, la capacité de refroidissement diminue.
Les considérations qui précèdent indiquent que la capacité de refroidissement diminue lorsque la distance comprise entre la chambre 12 de refroidissement et le feuillard 2 est supérieure ou égale à 300 mm.
D'après le tableau 2, on détermine que pour les types de gaz et pour les largeurs maximales de feuillard, une plage de rapport Wmax/H qui ne réduit pas la capacité de refroidissement est délimitée par l'expression Wmax/H > 6.
Comme indiqué précédemment, la différence de température dans la direction de la largeur du feuillard due au refroidissement rapide est réduite et la force appliquée aux cylindres de maintien destinés à supprimer le flottement du feuillard est réduite par mise en oeuvre de l'invention car, selon l'invention, la position de montage des chambres de refroidissement dans la zone de refroidissement rapide d'une installation de recuit continu est déterminée d'après
<Desc/Clms Page number 17>
la largeur maximale du feuillard à traiter. Selon l'invention, comme la distance comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et le feuillard, qui peut poser un problème dans la zone de refroidissement rapide, peut- être déterminée d'après la largeur maximale du feuillard à traiter, plutôt que par rapport aux buses en saillies comme décrit précédemment, la conception de l'appareillage peut- être simplifiée.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (1)
- 6 < Wmax/H < 13 (1) W étant la largeur maximale (en mm) du feuillard et H la distance (en mm) comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et le feuillard.2. Appareil de refroidissement rapide incorporé à une installation de recuit continu destinée au refroidissement d'un feuillard qui défile par soufflage d'un gaz par des buses (13) dépassant d'une surface d'une chambre de refroidissement (12) installée dans l'installation de recuit continu afin que les extrémités des buses soient maintenues à une distance de 50 à 100 mm de la surface du feuillard, caractérisé par la disposition de la chambre de refroidissement de manière que le nombre de Reynolds corresponde à la relation suivante : nombre de Reynolds Re < 500 000 le nombre de Reynolds Re au bord du feuillard étant tel que nombre de Reynolds Re = Lv/u, L étant la moitié de la largeur du feuillard, V le débit moyen de gaz dans la direction de la largeur du feuillard à un bord et étant égal au rapport Q/H, Q étant la moitié de la quantité de gaz soufflé vers le feuillard et H la distance (en mm) comprise entre la surface de la chambre de refroidissement et le feuillard, et u étant le coefficient de viscosité cinématique.
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