FR2940978A1 - Procede et section de refroidissement d'une bande metallique en defilement par projection d'un liquide - Google Patents
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Abstract
Procédé de contrôle du refroidissement d'une bande métallique (B) en défilement dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement en continu par projection sur la bande d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide, le refroidissement dépendant de paramètres comprenant la température, la vitesse, les caractéristiques du courant de fluide de refroidissement, procédé selon lequel : on détermine une ou des zones dans lesquelles les paramètres du refroidissement sont tels que pourrait se produire, ou se produit, la disparition locale d'un film de vapeur à la surface de la bande chaude, entraînant un remouillage de la bande ; et on ajuste, dans la ou les zones ainsi déterminées, au moins un paramètre de refroidissement afin de maintenir, ou de revenir à, un refroidissement en film de vapeur à la surface de la bande, résultant du phénomène de caléfaction du liquide de refroidissement au contact de la bande chaude.
Description
PROCEDE ET SECTION DE REFROIDISSEMENT D'UNE BANDE METALLIQUE EN DEFILEMENT PAR PROJECTION D'UN LIQUIDE.
La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux 5 sections de refroidissement des lignes de traitement en continu de bandes métalliques, notamment de recuit, de galvanisation ou de fer blanc. Une ligne de traitement en continu de bandes métalliques est composée d'une succession de sections de traitement thermique, notamment de chauffage, de maintien en température, de refroidissement, de 10 vieillissement, etc... La présente invention concerne les sections de refroidissement des lignes de traitement en continu et plus particulièrement les sections de refroidissement rapide avec projection d'un liquide sur la bande. Le liquide de refroidissement est généralement de l'eau, pouvant être 15 préalablement traitée, par exemple pour en extraire l'oxygène dissous ou les sels minéraux, et pouvant contenir des additifs pour améliorer l'échange thermique ou limiter l'oxydation de la bande. Le refroidissement par eau permet d'obtenir des pentes de refroidissement très importantes, au-delà de celles pouvant être obtenues avec 20 un refroidissement gazeux. Le refroidissement de la bande peut également être obtenu par la projection sur la bande d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide. Dans ce cas, le gaz est généralement présent comme gaz porteur pour réaliser la pulvérisation et la projection du liquide sur la bande. Le gaz mis en oeuvre est le 25 plus souvent de l'azote mais peut également être composé d'un mélange d'azote et d'hydrogène, ou tout autre gaz. Le liquide peut être projeté sous la forme d'un brouillard ou pulvérisé avec des gouttes de taille plus importante ou sous la forme d'un liquide continu. Selon le cycle thermique réalisé, le refroidissement de la bande peut 30 débuter alors que celle-ci est à une température élevée, par exemple 750°C. Lorsque la bande se trouve à une température très supérieure à la température d'ébullition du liquide de refroidissement, on se trouve en situation d'ébullition en film, film boiling en anglais, ou film de vapeur. Il s'agit du phénomène de caléfaction. La couche de vapeur fait un peu barrage au transfert thermique 35 entre la bande et l'eau, diminuant ainsi l'efficacité du refroidissement à l'eau. Pour l'exemple de l'eau, la température d'ébullition est voisine de 100°C. Elle peut varier de quelques degrés selon la composition de l'eau et sa teneur en éléments d'addition.
Au final, dans la situation de film de vapeur (film boiling), le problème peut se réduire à un refroidissement d'une paroi fictive à 100°C avec de l'eau. La température de l'eau pulvérisée est alors un paramètre de premier ordre pour le contrôle de l'intensité du refroidissement, (1) = h (100°C û Teau°C).
Concernant le phénomène de caléfaction, il y a une température critique de la bande, appelée température de Lindenfrost . Pour une température supérieure à cette température critique, le refroidissement se fait en film de vapeur, donc le refroidissement est peu efficace, mais relativement très homogène. Pour une valeur de température inférieure mais proche de la température critique, l'efficacité du refroidissement est nettement meilleure mais plutôt chaotique. Dans ce cas, il y a localement disparition de la couche de vapeur, on parle alors de remouillage , avec une très forte augmentation du transfert de chaleur. Il en résulte un grand gradient de température sur la largeur de bande pouvant être à l'origine de déformations plastiques de la bande, par exemple apparition de plis, ou d'une hétérogénéité de propriétés mécaniques sur la largeur de bande. Cette température critique dépend de nombreux paramètres, entre autres des caractéristiques de la pulvérisation, de la température du liquide pulvérisé ou de la nature et de la température de la surface refroidie.
On considère principalement l'effet sur cette température de la température du liquide de refroidissement et des paramètres de pulvérisation que sont la vitesse et le diamètre des gouttes. L'invention a pour but, surtout, d'assurer un refroidissement homogène de la bande métallique, notamment pour éviter la formation de plis ou des différences sensibles de caractéristiques mécaniques suivant la largeur et/ou la longueur. Selon l'invention, un procédé de contrôle du refroidissement d'une bande métallique en défilement dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement en continu par projection sur la bande d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide, le refroidissement dépendant de paramètres comprenant la température, la vitesse, les caractéristiques du courant de fluide de refroidissement, est caractérisé en ce que : - on détermine une ou des zones dans lesquelles les paramètres du refroidissement sont tels que pourrait se produire, ou se produit, la disparition locale d'un film de vapeur à la surface de la bande chaude, entraînant un remouillage de la bande, - et on ajuste, dans la ou les zones ainsi déterminées, au moins un paramètre de refroidissement afin de maintenir, ou de revenir à, un refroidissement en film de vapeur à la surface de la bande, résultant du phénomène de caléfaction du liquide de refroidissement au contact de la bande chaude. Le paramètre de refroidissement ajusté peut être constitué par la température du liquide de refroidissement, laquelle température est augmentée dans la zone où pourrait se produire un remouillage, ou où celui-ci se produit. L'invention est ainsi en premier lieu un procédé de contrôle du refroidissement d'une bande métallique en défilement dans une ligne de traitement en continu par projection sur la bande d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide de sorte de maintenir un refroidissement dit en film de vapeur à la surface de la bande résultant du phénomène de caléfaction du liquide de refroidissement au contact d'une bande chaude, consistant à augmenter la température du liquide de refroidissement dans la zone où pourrait se produire un remouillage, ou où celui-ci se produit, résultant de la disparition locale du film de vapeur, de sorte de rester ou de revenir à un refroidissement en film de vapeur à la surface de la bande. Selon une autre possibilité, le paramètre de refroidissement ajusté est constitué par un paramètre de pulvérisation formé par la vitesse et/ou le diamètre des gouttes de liquide de refroidissement.
Selon encore une autre possibilité, les paramètres de refroidissement ajustés comprennent la température du liquide de refroidissement et les paramètres de pulvérisation formés par la vitesse et le diamètre des gouttes de liquide dans la ou les zones concernées. Lorsque le procédé de refroidissement fait intervenir une section de refroidissement avec plusieurs unités de refroidissement successives selon le sens de défilement de la bande, la température du liquide de refroidissement peut être ajustée de sorte qu'elle soit différente entre deux unités de refroidissement successives de la section de refroidissement. On peut effectuer un ajustement combiné de la température et du débit du liquide de refroidissement afin de permettre de moduler le flux thermique extrait de la bande. La température du liquide de refroidissement peut être ajustée sur la largeur de la bande. Plusieurs unités de projection du fluide de refroidissement peuvent être réparties suivant la largeur de la bande, et la température et le débit du liquide de refroidissement pour chaque unité de projection sont ajustés sur la largeur de la bande.
La température du liquide peut être ajustée en début de refroidissement de sorte de limiter la variation de la pente de température résultant du refroidissement par rapport au chauffage ou par rapport au maintien en température précédent.
La température du liquide peut être ajustée selon la capacité de refroidissement visée de sorte de limiter les variations de débit du liquide de refroidissement. Avantageusement, pour déterminer une ou des zones de section de refroidissement dans lesquelles les paramètres du refroidissement sont tels que pourrait se produire, ou se produit, la disparition locale d'un film de vapeur à la surface de la bande chaude, entraînant un remouillage de la bande, au cours d'essais préalables, - on fait varier les conditions opératoires - on observe quand se produit le remouillage de la bande et dans quelle zone de la section de refroidissement, - et, toutes les autres conditions opératoires étant fixées, on assure l'élévation progressive de la température du liquide de la zone où se produit le remouillage afin de permettre de définir la température de liquide requise pour supprimer le remouillage et revenir à une situation de film de vapeur dans la zone étudiée. On peut reproduire les essais dans une zone suivante dans le sens de défilement de la bande de sorte de rester en film de vapeur dans toute la section de refroidissement, ou lorsque cela n'est pas possible, repousser à une plus basse température le début du remouillage.
Avantageusement, pour définir le moment où se produit le remouillage et la zone dans laquelle celui-ci se produit, on détermine l'apparition d'une forte augmentation du gradient de température transversal de la bande et d'une nette rupture de pente de refroidissement résultant du refroidissement plus intense en l'absence de film de vapeur, à l'aide de dispositifs de mesures de température de la bande dans les zones où le remouillage est susceptible de se produire. De préférence, les essais portent dans une zone située sur la longueur de brin de la bande métallique où la température de la bande est comprise entre 450°C et 250°C, et en plusieurs points sur la largeur de la bande de sorte de déceler des fortes variations de température. L'invention est également relative à une section de refroidissement d'une ligne de traitement en continu pour la mise en oeuvre du procédé défini précédemment, laquelle section comporte des unités de projection sur une bande métallique d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide, et est caractérisée en ce qu'elle comporte , pour au moins une unité de projection de liquide de refroidissement sur la bande, un ensemble d'alimentation en liquide de refroidissement comprenant deux circuits distincts d'alimentation en eau froide et en eau chaude, chacun étant équipé d'une vanne de régulation et relié à une même conduite de sortie, un contrôleur de débit du mélange étant prévu sur la conduite de sortie ainsi qu'un contrôleur de température du mélange. L'ensemble d'alimentation peut comporter un régulateur permettant 10 d'ajuster la proportion des débits d'eau froide et d'eau chaude de sorte d'obtenir le débit global visé de liquide à la température souhaitée, et ce pour chaque dispositif de projection. Selon l'invention, la température du liquide de refroidissement peut être réglée en fonction du flux thermique souhaité et en fonction de la 15 température de la bande. Ainsi, juste après le début du refroidissement, avec par exemple une température de bande de 700°C, on va pulvériser de l'eau froide, voir proche de 0°C, mais lorsque la bande atteint des températures plus basses, par exemple 450°C, l'eau doit être plus chaude pour garder la situation de film de vapeur 20 (film boiling). Avec de l'eau plus chaude en fin de refroidissement (par exemple 35°C au début du refroidissement et 80°C en fin de refroidissement), l'invention permet de garder la maîtrise sur le refroidissement en restant plus longtemps en film de vapeur. Ce contrôle de la température de l'eau éventuellement 25 combiné à un ajustement du débit d'eau sur la largeur de bande permet d'obtenir une température de bande homogène sur sa largeur. La détermination par le calcul de la température de Lindenfrost est très difficile car de nombreux paramètres influent sur celle-ci. Les paramètres de pulvérisation sont très importants. Ainsi, la taille des gouttes, la distance 30 entre les gouttes, la vitesse des gouttes, la température de pulvérisation du liquide, la proportion et la température du gaz de pulvérisation influent sur la température de Lindenfrost. La bande influe également sur celle-ci, selon sa température, la rugosité de sa surface, son émissivité. Le flux de chaleur échangé par la bande est également déterminant. La température de 35 Lindenfrost va en fait dépendre de la vitesse à laquelle la goutte de liquide va atteindre sa température vaporisation. Plus celle-ci sera rapide et plus la température de Lindenfrost sera réduite.
En raison de la complexité du phénomène, la détermination de la température critique, ou de Lindenfrost, est principalement expérimentale, idéalement directement sur l'installation lors de sa mise en service. Lors des essais, différents moyens sont possibles pour définir le moment où se produit le remouillage et la zone dans laquelle celui-ci se produit. L'apparition du remouillage conduit à une forte augmentation du gradient de température transversal de la bande et à une nette rupture de pente de refroidissement résultant du refroidissement plus intense en l'absence de film de vapeur. La méthode la plus simple consiste à placer des dispositifs de mesures de température de la bande dans les zones où le remouillage est susceptible de se produire, par exemple sur la longueur de brin où la température de la bande est comprise entre 450°C et 250°C, et en plusieurs points sur la largeur de la bande de sorte de déceler ces fortes variations de température.
Ces essais permettent de créer des tables précisant, pour chaque cas de production de la ligne, la température du liquide de refroidissement requise dans chaque zone pour éviter ou retarder le remouillage de la bande. Ces tables sont ensuite intégrées au système de contrôle et de commande de l'installation de sorte de prendre en compte automatiquement pour chaque zone la bonne consigne de température du liquide de refroidissement selon le cas de production de la ligne. Comme exposé précédemment, le nombre important de paramètres influents sur le remouillage de la bande fait qu'il arrive que celui-ci se produise en production normale de la ligne dans une zone où il n'était pas attendu. Selon l'invention, la température du liquide de refroidissement est augmentée par l'opérateur dans la zone concernée de sorte de repousser le remouillage dans la zone suivante. Selon la zone où s'est produit ce remouillage, l'opérateur pourra par anticipation également augmenter la température de l'eau de refroidissement dans la ou les zones suivantes pour repousser d'autant le début du remouillage. L'élévation de température à appliquer aura été définie au préalable lors des essais de mise en service, par exemple de 5°C. Elle peut également être ajustée par l'opérateur. L'augmentation de la température du liquide de refroidissement dans une zone pourra être accompagnée d'un autre ajustement des paramètres de pulvérisation de sorte de maintenir la pente de température visée sur la bande sans réduire la vitesse de la ligne. Par exemple, le débit d'eau de refroidissement pourra être augmenté dans cette zone. L'augmentation du débit d'eau pourra être réalisée automatiquement par le système de contrôle et de commande de la ligne de sorte d'atteindre la consigne de température de bande en sortie de la zone de refroidissement. A nouveau, les réglages optimums auront été définis lors de la mise en service de la ligne ou par auto-apprentissage lors de l'exploitation de celle-ci.
La description de l'invention qui précède correspond à l'ajustement de la température du liquide de refroidissement pour rester en mode de film de vapeur. Un autre moyen pour obtenir ce résultat, à température de liquide constante, consiste à modifier la taille des gouttes et la vitesse à laquelle elles arrivent sur la bande.
Dans le cas de la pulvérisation du liquide de refroidissement avec un gaz, l'ajustement de la vitesse et du diamètre des gouttes sera réalisé par un changement de la proportion du gaz. Dans le cas d'une pulvérisation du liquide sans gaz, l'ajustement de la vitesse et du diamètre des gouttes pourra être réalisé par un changement mécanique de l'ajutage au niveau de l'orifice de pulvérisation du liquide. Le même mode opératoire que celui décrit précédemment pour optimiser la température du liquide de refroidissement est mis en oeuvre pour déterminer, expérimentalement par des essais, les paramètres de pulvérisation. On comprend aisément qu'il est possible de combiner une variation de température du liquide de refroidissement et des paramètres de pulvérisation pour rester en mode de film de vapeur. Selon le procédé de l'invention, on peut ajuster la température du liquide de refroidissement et les paramètres de pulvérisation que sont la vitesse et le diamètre des gouttes dans la zone où pourrait se produire un remouillage, ou où celui-ci se produit, résultant de la disparition locale du film de vapeur de sorte de rester ou de revenir à un refroidissement en film de vapeur à la surface de la bande. En général sur les installations de refroidissement par projection d'eau, le principal paramètre pour le contrôle du refroidissement est la densité de débit d'eau, exprimée en kg/m2/s. Lorsqu'un gaz est utilisé comme moyen de projection, la régulation sur le débit de gaz n'est pas indispensable. Selon le dispositif de projection, le débit de gaz s'adapte naturellement au débit d'eau. Selon un autre exemple, le débit de gaz reste constant. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. Sur ces dessins : Fig.1 est un schéma d'une configuration selon l'invention pour alimenter une unité de projection de liquide de refroidissement. Fig.2 est un schéma en perspective en élévation d'une section de refroidissement selon l'invention.
Fig.3 est un schéma, semblable à Fig.2, d'une variante de réalisation avec des unités de refroidissement fractionnées selon la largeur de bande, Fig.4 est un schéma, semblable à Fig.3, d'une variante de réalisation avec des unités de refroidissement fractionnées selon la largeur et la longueur de bande, Fig.5 est une coupe schématique verticale d'un exemple de section de refroidissement. Fig.1 est un schéma d'un exemple de réalisation d'un ensemble A d'alimentation en liquide de refroidissement selon l'invention pour une unité Dl... DIII (Fig.2) de projection de liquide sur une bande B, défilant verticalement vers le bas, à refroidir. A chaque unité Dl... DIII est associé un ensemble A. L'ensemble A assure un contrôle en débit et en température de l'eau de refroidissement. La configuration de A comprend deux circuits distincts d'alimentation en eau froide 1 et en eau chaude 2, chacun équipé d'une vanne de régulation respectivement CV1, CV2, et reliés à une même conduite de sortie 3. Un contrôleur de débit CD du mélange est prévu sur la conduite 3 ainsi qu'un contrôleur de température TE du mélange. Un régulateur R permet d'ajuster la proportion des débits d'eau froide et d'eau chaude de sorte d'obtenir le débit global visé de liquide à la température souhaitée, et ce pour chaque unité de projection, également appelée unité de refroidissement Dl, DII, DIII (Fig.2). Sur les Fig.2 à 5, les gouttes de liquide pulvérisé par chaque unité de refroidissement sont représentées dans leur ensemble selon une nappe prismatique dont la base est située sur la bande B, tandis que l'arête opposée correspond aux ajutages de sortie de liquide de l'unité de refroidissement. Un contrôle de la température de l'eau pulvérisée et/ou un contrôle des paramètres de pulvérisation selon l'invention constituent des moyens supplémentaires au contrôle du débit d'eau pulvérisée. Ces moyens amènent plus de souplesse et une plus grande homogénéité du refroidissement.
Selon l'invention, la température du liquide de refroidissement et/ou les paramètres de pulvérisation sont ajustés de sorte qu'ils soient différents entre deux unités de refroidissement successives Dl, DII, DIII (Fig.2) dans le sens de défilement de la bande.
Le dispositif selon l'invention permet de contrôler la température de l'eau pulvérisée et/ou les paramètres de pulvérisation sur la longueur de la section de refroidissement par un fractionnement sur la longueur en zones I, II, III (Fig.2) de refroidissement. Pour chaque zone, une unité de refroidissement est prévue de chaque côté de la bande, respectivement Dl, D'I,... DIII, D'III. Chaque unité de refroidissement dispose d'un organe de réglage de la température du liquide et/ou de l'ajutage de l'éjecteur distinct de celui des autres zones. Le dispositif selon l'invention permet également de contrôler la température de l'eau pulvérisée sur la largeur de la section de refroidissement par un fractionnement, illustré sur Fig.3, sur la largeur en unités de refroidissement fractionnées Dla, DIb,...DIe, chacune disposant d'un organe de réglage de la température du liquide distinct de celui des autres zones. Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'organe de réglage de la température, constituant l'ensemble A, est un mitigeur eau chaude - eau froide alimenté avec un réseau d'eau chaude et un réseau d'eau froide. Selon la consigne de température, le mitigeur ajuste la proportion des débits d'eau froide et d'eau chaude. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, l'organe de 20 réglage de la température est un échangeur de chaleur entre le liquide de refroidissement et un autre fluide, par exemple de l'air ou de l'eau. II est également possible de contrôler la température de l'eau pulvérisée et/ou les paramètres de pulvérisation dans le sens transversal pour agir sur l'homogénéité thermique sur la largeur de la bande. Ainsi, la 25 température du liquide de refroidissement et/ou les paramètres de pulvérisation sont ajustés sur la largeur de la bande, par exemple pour un débit constant de liquide, de sorte de maintenir un film de vapeur sur toute la largeur de bande et contrôler le niveau d'échange thermique. Fig.3 est un schéma d'un exemple de réalisation selon l'invention de 30 cette régulation transversale de la température du liquide de refroidissement, avec 5 unités de refroidissement distinctes sur la largeur de bande. Comme le montre Fig.4, il est possible de mettre en oeuvre cette régulation transversale de la température du liquide de refroidissement sur la longueur de bande de sorte d'obtenir davantage de souplesse de régulation par 35 un ajustement des paramètres de refroidissement de la bande en tous points de la section de refroidissement.
L'invention concerne également un procédé de refroidissement de sorte que la courbe de refroidissement soit celle visée en chaque point de la largeur de la bande le long de la section de refroidissement. L'ajustement de la température de l'eau permet également de limiter le risque de formation de plis (cool buckle) en début de refroidissement. Ce risque peut résulter d'une rupture de pente importante dans le chemin thermique de la bande lors du passage de la section de chauffage, ou de la section de maintien en température, à la section de refroidissement rapide. Le brevet FR 2802552 (ou le brevet US 6464808) décrit plus en détail cette problématique. En augmentant la température de l'eau en tout début de refroidissement, par exemple à 80°C, l'invention permet de limiter le refroidissement initial de la bande et donc limite le risque de formation de plis (cool buckle) du fait d'une moindre rupture de pente.
L'invention est ainsi également relative à un procédé de contrôle du refroidissement d'une bande métallique en défilement dans une ligne de traitement en continu par projection sur la bande d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide avec une température du liquide ajustée en début de refroidissement de sorte de limiter la variation de la pente de température résultant du refroidissement par rapport au chauffage ou au maintien précédent. Pour un même débit de liquide de refroidissement, l'augmentation de sa température selon l'invention, par exemple de 40°C à 60°C, va permettre de refroidir avec des flux plus faibles ce qui permettra de réaliser des cycles avec 25 de plus faibles pentes de refroidissement permettant un gain en souplesse de la section de refroidissement. L'ajustement combiné de la température et du débit du liquide de refroidissement permet de moduler le flux thermique extrait de la bande. Selon l'invention, comme illustré sur Fig.4, la température et le débit 30 du liquide de refroidissement sont ajustés sur la largeur et la longueur de la bande, de sorte d'augmenter la souplesse de l'installation en bénéficiant d'une plus grande plage de réglage de la vitesse de refroidissement de la bande. Les unités de refroidissement sont fractionnées suivant la largeur (indices en lettres a,...e) et suivant la longueur (indices en chiffres romains I, Il, III) en unités 35 élémentaires Dia,...Dllle. Egalement selon l'invention, le contrôle du profil de température sur la largeur de la bande résultant de l'ajustement de la capacité de refroidissement sur la largeur de bande permet d'améliorer le guidage de la bande sur les rouleaux de transport par l'obtention de rives longues ou courtes par rapport au centre de la bande. Le contrôle du profil de température sur la largeur de la bande résultant de l'ajustement de la capacité de refroidissement sur la largeur de bande permet d'améliorer la planéité de la bande par le contrôle de la longueur des rives par rapport au centre de la bande. Le contrôle du profil de température sur la largeur de la bande résultant de l'ajustement de la capacité de refroidissement sur la largeur de bande permet d'améliorer la stabilité de la bande par le contrôle de la longueur 10 des rives par rapport au centre de la bande. Avantageusement, l'ajustement de la capacité de refroidissement sur la longueur de la section de refroidissement et sur la largeur de la bande est réalisé en temps réel par un système de contrôle et de commande (non représenté) de la ligne au moyen d'un calculateur à partir de modèles 15 mathématiques prenant en compte l'évolution des échanges thermiques entre la bande et son environnement dans la section de refroidissement et dans la section située en aval de celle-ci. Le calculateur commande les vannes de régulation CV1, CV2 des différents ensembles A. L'invention consiste également en un fractionnement en une pluralité 20 d'unités du dispositif de refroidissement dans le sens de la largeur et dans le sens de la longueur de la bande, illustré sur Fig.4. Chaque unité est équipée des équipements nécessaires pour faire varier la température et le débit du liquide de refroidissement, et/ou les paramètres de pulvérisation, indépendamment des autres unités.
25 La taille des unités de refroidissement Dl...Dlll pourra être différente le long de la section de refroidissement avec une taille plus réduite dans la portion de la section de refroidissement où le phénomène de caléfaction peut devenir instable de sorte de mieux contrôler le phénomène. Dans cette portion, la longueur des unités de refroidissement pourra être plus faible dans le sens 30 de défilement de la bande. La largeur des unités de refroidissement pourra également y être réduite dans le sens de la largeur de bande. Dans le cas d'un refroidissement par un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide, chaque unité pourra être équipée de deux organes de contrôle permettant de faire varier le débit de gaz et le débit du liquide.
35 Chaque unité peut également être équipée d'un dispositif permettant de faire varier la température du gaz, du liquide ou du mélange constitué du gaz et du liquide de sorte d'influer sur le phénomène de caléfaction et de faire varier la capacité de refroidissement. Cette variation de la température du moyen de refroidissement pourra être réalisée pour un débit constant du moyen de refroidissement ou combinée à une variation du débit du moyen de refroidissement de sorte d'accroître la souplesse de régulation de l'installation. La capacité de production d'une ligne continue varie dans des proportions importantes selon le format de la bande, en particulier son épaisseur, et selon le cycle thermique. Selon le niveau de production, le débit d'eau projeté sera ainsi très variable ce qui rend son contrôle difficile pour les grands et les petits débits du fait de la souplesse limitée des organes de contrôle de débit. Pour accroître la précision de régulation du débit d'eau, l'invention consiste également à faire varier la température du liquide de refroidissement de sorte de limiter l'amplitude de variation du débit d'eau. Ainsi selon l'invention, pour une forte production requérant des flux de refroidissement très importants, on va pulvériser de l'eau froide de sorte de limiter le débit d'eau mais pour les faibles productions, faibles épaisseurs par exemple, on va pulvériser de l'eau un peu plus chaude pour remonter un peu le débit d'eau nécessaire. L'invention concerne ainsi également un procédé de contrôle du refroidissement d'une bande métallique en défilement dans une ligne de traitement en continu par projection sur la bande d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide avec une température du liquide ajustée selon la capacité de refroidissement visée de sorte de limiter les variations de débit du liquide de refroidissement. Un exemple de réalisation, schématisé sur Fig.5 et repris ci-dessous, fait apparaître les variations de température de l'eau de refroidissement selon l'invention : - en début de refroidissement (zone DI,D'I) la bande métallique est à 750°C et l'eau pulvérisée est à 80°C de sorte de limiter le risque de formation de plis sur la bande (cool buckle), - ensuite l'eau pulvérisée est à 40°C de sorte d'obtenir un refroidissement rapide, dans toute la zone (DII,Dlll,DIV ;D'II,D'III,D'IV) où la température de bande est nettement supérieure à la température de Lindenfrost, - puis, dans la zone critique (DV,D'V), ou zone de transition, où la 35 température de bande est voisine de la température de Lindenfrost, la température de l'eau est portée à 80°C de sorte de rester le plus longtemps possible en film de vapeur, - pour finir, dans la zone (DVI, D'VI) où la température de bande est inférieure à la température de Lindenfrost, la température de l'eau est ramenée à 40°C pour atteindre rapidement la température de bande (60°C) requise en fin de refroidissement.5
Claims (16)
- REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle du refroidissement d'une bande métallique (B) en défilement dans une section de refroidissement d'une ligne de traitement en continu par projection sur la bande d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide, le refroidissement dépendant de paramètres comprenant la température, la vitesse, les caractéristiques du courant de fluide de refroidissement, caractérisé en ce que : - on détermine une ou des zones dans lesquelles les paramètres du refroidissement sont tels que pourrait se produire, ou se produit, la disparition locale d'un film de vapeur à la surface de la bande chaude, entraînant un remouillage de la bande, - et on ajuste, dans la ou les zones ainsi déterminées, au moins un paramètre de refroidissement afin de maintenir, ou de revenir à, un refroidissement en film de vapeur à la surface de la bande, résultant du phénomène de caléfaction du liquide de refroidissement au contact de la bande chaude.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de refroidissement ajusté est constitué par la température du liquide de refroidissement, laquelle température est augmentée dans la zone où pourrait se produire un remouillage, ou où celui-ci se produit.
- 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre de refroidissement ajusté est constitué par un paramètre de pulvérisation formé par la vitesse et/ou le diamètre des gouttes de liquide de refroidissement.
- 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres de refroidissement ajustés comprennent la température du liquide de refroidissement et les paramètres de pulvérisation formés par la vitesse et le diamètre des gouttes de liquide dans la ou les zones concernées.
- 5. Procédé de refroidissement selon l'une des revendications 2 ou 4, faisant intervenir une section de refroidissement avec plusieurs unités de refroidissement (DI,DII,Dlll) successives selon le sens de défilement de la bande, caractérisé en ce que la température du liquide de refroidissement est ajustée de sorte qu'elle soit différente entre deux unités de refroidissement successives de la section de refroidissement.
- 6. Procédé de refroidissement selon l'une des revendications 2, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on effectue un ajustement combiné de la température et du débit du liquide de refroidissement afin de permettre de moduler le flux thermique extrait de la bande.
- 7. Procédé de refroidissement selon l'une des revendications 2, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que la température du liquide de refroidissement est ajustée sur la largeur de la bande.
- 8. Procédé de refroidissement selon la revendication 6, caractérisé en ce que plusieurs unités (Dla... Dle) de projection du fluide de refroidissement sont réparties suivant la largeur de la bande, et en ce que la température et le débit du liquide de refroidissement pour chaque unité de projection sont ajustés sur la largeur de la bande.
- 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du liquide est ajustée en début de refroidissement de sorte de limiter la variation de la pente de température résultant du refroidissement par rapport au chauffage ou par rapport au maintien en température précédent.
- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du liquide est ajustée selon la capacité de refroidissement visée de sorte de limiter les variations de débit du liquide de refroidissement.
- 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour déterminer une ou des zones de section de refroidissement dans lesquelles les paramètres du refroidissement sont tels que pourrait se produire, ou se produit, la disparition locale d'un film de vapeur à la surface de la bande chaude, entraînant un remouillage de la bande, on effectue des essais préalables au cours desquels : - on fait varier les conditions opératoires - on observe quand se produit le remouillage de la bande et dans quelle zone de la section de refroidissement, - et, toutes les autres conditions opératoires étant fixées, on assure l'élévation progressive de la température du liquide de la zone où se produit le remouillageafin de permettre de définir la température de liquide requise pour supprimer le remouillage et revenir à une situation de film de vapeur dans la zone étudiée.
- 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on reproduit les essais dans une zone suivante dans le sens de défilement de la bande de sorte de rester en film de vapeur dans toute la section de refroidissement, ou lorsque cela n'est pas possible, de repousser à une plus basse température le début du remouillage.
- 13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que pour définir le moment où se produit le remouillage et la zone dans laquelle celui-ci se produit, on détermine l'apparition d'une forte augmentation du gradient de température transversal de la bande et d'une nette rupture de pente de refroidissement résultant du refroidissement plus intense en l'absence de film de vapeur, à l'aide de dispositifs de mesures de température de la bande dans les zones où le remouillage est susceptible de se produire.
- 14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que les essais portent dans une zone située sur la longueur de brin de la bande métallique où la température de la bande est comprise entre 450°C et 250°C, et en plusieurs points sur la largeur de la bande de sorte de déceler des fortes variations de température.
- 15. Section de refroidissement d'une ligne de traitement en continu pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des unités (DI,DII,Dlll) de projection sur une bande métallique d'un liquide ou d'un mélange constitué d'un gaz et d'un liquide, caractérisée en ce qu'elle comporte , pour au moins une unité de projection d'un liquide de refroidissement sur la bande, un ensemble (A) d'alimentation en liquide de refroidissement comprenant deux circuits distincts d'alimentation en eau froide (1) et en eau chaude (2), chacun étant équipé d'une vanne de régulation (CV1, CV2) et relié à une même conduite de sortie (3), un contrôleur de débit (CD) du mélange étant prévu sur la conduite de sortie (3) ainsi qu'un contrôleur de température (TE) du mélange.
- 16. Section de refroidissement selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'ensemble (A) d'alimentation comporte un régulateur (R) permettant d'ajuster la proportion des débits d'eau froide et d'eau chaude de sorte d'obtenirle débit global visé de liquide à la température souhaitée, et ce pour chaque dispositif de projection (DI,DII,Dlll).
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