Brevet FR2077237A1 — publié le 19711022

la présente invention concerne un système de refroidissement destiné à refroidir une bande de métal pendant son déplacement sensiblement horizontal, ce système comprenant plusieurs caissons ou boites à eau placés Isô uns derrière lesautres dans la direction de 5 déplacement de la bande êt comportant chacun un nombre considérable de passagesde décharge orientés vers le haut, parallèles et équi-distants. De tels systèmes de refroidissement sont connus et sont souvent utilisés en tant que parties d'un laminoir à bandes ou train feuillard à chaud. Avant d'enrouler la bande après le laminage, on 30 la refroidit d' abord de plusieurs centaines de degrés centigrades en y projetant une pulvérisation d'eau arrivant de dessus et de dessous. La pulvérisation d'eau sur la bande en déplacement à partir du dessous a lieu à l'aide d'un grand nombre de jets d'eau dirigés vers le haut et qui doivent donner un refroidissement aussi uni-15 forme que possible. Pour que le coût de ce refroidissement soit aussi faible que possible et pour éviter tout désagrément entraîné par les éclaboussures d'eau, l'eau est pulvérisée sur la bande à partir du dessous sous forme de jets qui ne possèdent qu'une faible pression initiale. Il en résulte qu'il existe un problème important 20 en ce qui concerne la façon de distribuer les jets d'eau uniformément sur la surface de la bande. On remarquera qu'il est parfaitement possible d'obtenir une répartition uniforme des jets si on réalise, les boites à eau avec une précision extrêmement élevée et si, en outre, à l'intérieur des boîtes, on soumet l'eau d'alimen-25 tation qui pénètre dans les boîtes sous une pression très élevée àun étranglement de circulation et à une chute de pression considérables. Toutefois, un tel système présente l'inconvénient d'investissements et de coûts de fabrication fortement élevés. En outre,,un tel dispositif réalisé avec une précision très élevée est extrêmement vul-30 nérable. De ce fait, la présente invention a pour objet l'obtention d'un refroidissement du type mentionné au moyen d'un dispositif simple et peu coûteux faisant appel à un système de projection d'eau conçu pour fonctionner à des pressions d'eau faibles, système 35 qui est très robuste. Su égard à ce qui précède, la présente invention est caractérisée par le fait que dans un système de refroidissement tel que celui décrit ci-avant, la surface supérieure de chaque boite à eau est munie d'une nervure plane s'étendant vers le haut 40 et comportant, dans son propre plan, des perforations s'étendant BAD ORIGNAL 71 01839 2 2077237 transversalement à la direction-longitudinale .de la boite à eau, - lesdites perforations formant les passages de décharge. On- remarquera, que dans les boîtes à eau de type connu les .passages de ; décharge sont-formés par des tubes d'aspersion ou 5 ajutages montés séparément sur les boîtes à eau. Il est très difficile de positionner d'une façon parfaitement parallèle de tels aju-. tages sur les boîtes à eau et, par.ailleurs ; ces ajutages sont ' extrêmement vulnérables .en ce qui concerne les détériorations. Il en est ainsi en-raison du fait qu'une légère déformation de ces 10 ajutages entraîne déjà un refroidissement non uniforme de lâ bande - de métal. En perçant les passages de décharge dans une nervure commune unique, conformément à la présente invention, on obtient une structure particulièrement rigide qui ne risque pas d'être endommagée. Par ailleurs, il est possible'.et facile -de faire en sorte 15 que toutes les perforations s'étendent de façon, parfaitement parallèle dans la.nervure, ce qui est plus faeile à obtenir et à mainte-- . nir dans ce cas que -dans le c.as de tubes d'aspersion séparés devant être montés sur les boîtes à eau. De plus, il est possible, de cette façon, d'obtenir une structure peu coûteuse, particulièrement 20 si, conformément à.un mode de réalisation préféré de l'invention, la boîte à eau comportant la nervure plane est constituée par une pièce moulée monobloc. Une telle pièce moulée présente en outre l'avantage qu'il est possible de lui conférer d'une façon simple une plus grande résistance à la corrosion. Un mode de réalisation simple 25 en fonte ordinaire présente déjà, par rapport à une structure soudée, en acier ordinaire, une durabilité sensiblement plus grande quand le système de refroidissement fonctionne avec de l'eau qu'une structure soudée en acier ordinaire. „ ■ En règle générale, l'eau'de refroidissement est introduite 30 à l-'une des extrémités des boîtes à eau0 Pour obtenir une répartition uniforme de cette eau sur la totalité des passages de décharge, il est possible :d'adapter la résistance à l'écoulement de l'eau à travers chaque passage à la pression d'eau dans la boite à eau à l'intérieur de la zone où l'eau s'écoule dans ce passage de décharge* 35 . On a constaté que■ conformément à la présente invention on obtient, d'une façon,très simple, une répartition uniforme de l'eau en introduisant .dans la boite à eau-un tube, d'alimentation destiné au liquide réfrigérant de façon que ce tube s'étende sensiblement sur la totalité de la longueur de la boîte, ledit tube d'alimentation 40 comportant-dans sa paroi des perforations -fcrarssersales équidistantes. BAD ORIGINAL 71 01839 3 2077237 De telles perforations transversales garantissent une répartition uniforme de l'eau suivant le débit et la direction d'écoulement dans les passages de décharge. Quand l'eau de refroidissement est introduite à l'une des extrémités des boîtes à eau, le tube d'ali-5 mentation précité est fermé à son autre extrémité. En particulier, si on fait en sorte que les perforations transversales aient un diamètre très faible, cette distribution ne présente pas de problème. la situation se complique si l'on préfère ne pas opposer une résistance élevée à l'écoulement de l'eau dans 10 le système de refroidissement, ce qui se produirait si les perforations transversales du tube d'alimentation avaient un diamètre très faible. En donnant aux perforations transversales un diamètre plus grand, la résistance diminue mais l'eau s'écoule à une vitesse élevée à partir desdites perforations et cela en quantités inégales 15 mais encore, et ceci est pire, dans des directions inégales depuis les perforations transversales, de sorte que l'eau se trouve aussi répartie de façon non uniforme sur la totalité des passages de décharge . On a cependant constaté qu_'il est possible, tout en utili-20 sant des perforations transversales de grand diamètre dans le tube d'alimentation, d'obtenir une répartition uniforme du dispositif de refroidissement sur la totalité des passages de décharge. On arrive à ce résultat si, conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention, les perforations transversales débouchent dans la boite 25 à eau suivant un angle différent par rapport à l'axe du tube d'alimentation en étant orientées dans un sens opposé au sens d'écoulement de l'eau dans le tube d'alimentation, cet angle diminuant progressivement par rapport à 90°. Il est possible de déterminer par expérience et tâtonne-30 ment cet angle d'écoulement des perforations transversales en effectuant des projections d'eau à partir du tube d'alimentation en l'absence de la boîte à eau. Il est ainsi possible, en faisant varier l'angle d'écoulement des perforations transversales, de trouver une valeur d'angle à laquelle l'eau s'écoule hors de toutes les 35 perforations transversales dans des directions parallèles perpendiculairement à l'axe du tube d'alimentation. Toutefois, on a constaté que conformément à la présente invention ces expériences sont superflues si l'angle exprimé en radians (M radians = 90°) que fait chaque perforation transversale par rapport à la perpendiculaire 40 à l'axe du tube d'alimentation correspond à peu près au quotient de 71 01839 4 2077237 la surface d'écoulement totale combinée de- cette perforation transversale et de tous les orifices suivantssitués en aval par la surface de la section droite du tube d'alimentation. Après avoir calculé de cette façon les angles concernés, il est possible de percer 5 chacun des orifices transversaux suivant l'angle calculé. Toutefois, cette façon de faire est -un procédé coûteux pour fabriquer les tubes d* aliment at ion. Un procédé de fabrication beaucoup moins onéreux conforme à la présente invention consiste à pratiquer les perforations trans-10 versales dans une direction perpendiculaire à l'axe du tube après quoi on modifie leur direction par une déformation plastique. La présente invention concerne non seulement le système de refroidissement décrit mais également les boites à esta qui s'y rapportent. 15 On va maintenant décrire la présente invention de façon plus détaillée en se référant au dessin annexé sur lequel ï la figure 1 est une ;vue de dessus de l'extrémité d'alimentation d'une boîte à eau conforme à l'invention. La figure 2 est une coupe longitudinale de cette boîte à 20 eau faite par II - II de la figure 3. La figure 3 est une coupe faite par III - III de la figure 1, La figure 4 montre à une échélle plus grande le détail référencé IV sur la figure 2. ^ 25» Sur le. dessin, les pièces si mil aires sont désignées par . des références identiques. La référence 1 désigne une boîte à eau en fonte comportant à sa surface supérieure une nervure 2 venue de fonderie et s'étendant sensiblement sur la totalité de la longueur de la boîte à eau. La nervure 2 est légèrement inclinée par rapport 30 à un plan vertical » On a ménagé dans la neryure 2 un nombre considérable de passages parallèles 3 à travers lesquelsll' eau de refroidissement doit être pulvérisée sous forme de jets vers le haut. Cette eau de refroidissement est introduite dans la boîte à eau par l'intermédiaire d'un tube d'alimentation 4, en acier inoxy-» 35 dable, à partir duquel l'eau s'écoule à travers des perforations 5 à l'intérieur de la boîte à eau. La structure complète est en outre renforcée par plusieurs nervures de renforcement 6 se trouvant entre la nervure 2 et la structure restante de la boite à eau 1. 40 On raccorde le tube d'alimentation 4 à la boîte à eau 1 71 01839 5 2077237 en le soudant à une partie tubulaire 7 de la pièce moulée que constitue la boite à eau, cette partie 7 étant munie d'un rebord ou bride 8. les perforations transversales 5 débouchent suivant un 5 certain angle par rapport à l'axe du conduit d'alimentation 4» cet angle étant différent de 90°. Ceci a pour effet de communiquer une impulsion aux jets d'eau sortant par lesdites perforations 5, cette impulsion ayant une composante de mouvement opposé au sens d'écoulement de l'eau dans le tube d'alimentation. 10 Vers l'extrémité du conduit d'alimentation 4, la direction des perforations 5 par rapport à la paroi du conduit se rapproche de la perpendiculaire. Pour l'une des perforations transversales précitées, le détail IV de la figure 4 montre à une échelle agrandie comment sont effectuées ces perforations transversales. On perce 15 d'abord des orifices de la façon habituelle dans une direction perpendiculaire à la paroi du tube d'alimentation 4, après quoi on introduit un axe 9 dans chacun de ces orifices'. Cet axe est conique et on fait en sorte que son extrémité la plus large soit dirigée vers le haut puis on le fait pivoter ou osciller dans la direction de la 20 flèche représentée sur la figure 4 à un degré tel que la paroi de la perforation se déforme de manière que l'axe de cette perforation s'étende dans la direction désirée. En faisant s'écouler l'eau à travers le conduit d'alimentation et en mesurant à quel angle les jets d'eau en provenance des divers orifices 5 quittent le conduit, 25 il est possible de vérifier facilement dans quelle mesure il convient de corriger la direction desdits orifices par déformation au moyen.de l'axe 9<> On obtient cette correction en faisant pivoter ou osciller les axes sur un angle qui, mesuré en radians, correspond au quotient des impulsions (ou forces impulsives) que les jets sor-30 tants subiraient dans la direction axiale du tube s'ils quittaient le tube exactement dans la direction des perforations par les impulsions (ou forces impulsives) dans la direction longitudinale pour chacun des jets. Ce quotient correspond au quotient de la somme des surfaces combinées de chaque perforation transversale et de toutes 35 les perforations suivantes par la surface de la section droite du conduit d'alimentation. On a constaté qu'avec l'aide d'un système de refroidissement tel que décrit ci-dessus, il est possible, au moyen d'un dispositif simple et peu coûteux, d'obtenir un refroidissement extrêmement efficace, uniforme et fiable d'une bande de métal. 71 01839 6 2077237 REVEI1DICATIOHS . 1 - Système de refroidissement pour refroidir une bande de métal se déplaçant de façon sensiblement horizontale, ce système comprenant plusieurs boites à eau placées les unes derrière les 5 autres dans le sens de déplacement de la bande, chaque boite à eau comportant un grand nombre de passages de décharge dirigés vers le haut, sensiblement parallèles et équidistants, le système de refroidissement susvisé étant caractérisé par le fait que la surface supérieure de chaque boîte à eau est munie d'une nervure plane qui s'é-tend vers le haut et qui, dans son propre plan, transversalement à la direction longitudinale de la boîte à eau, comporte des perforations formant les passages de décharge destinés au fluide de refroidissement . 2 - Système de refroidissement suivant la revendication 1, 15 caractérisé par le fait que la boite à eau munie de la nervure plane est constituée par une seule pièce moulée monobloc. 3 - Système de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, sur la longueur totale de la boîte à eau, un tube d'alimentation destiné au 20 liquide de refroidissement s'étend à l'intérieur de ladite boîte, ce tube comportant des perforations transversales équidistantes. 4 - Système de refroidissement suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les perforations transversales débouchent chacune suivant un angle différent par rapport à l'axe, du •» 25 tube d'alimentation, lesdits angles comportant une composante de direction opposée à la direction d'écoulement dans le tube d'alimentation dans la même zone, cet angle diminuant progressivement depuis 90°. 5 - Système de refroidissement suivant la revendication 30 4f caractérisé par le fait que l'angle suivant lequel débouche chaque perforation transversale et qui diminue par rapport à une direction perpendiculaire à l'axe du conduit d'alimentation est sensiblement égal, exprimé en radians, au quotient de la surface de la perforation transversale concernée combinée à la surface de toutes les 35 perforations suivantes par la surface de la section droite du conduit d'alimentation. 6 - Système de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les perforations transversales précitées du conduit d'alimentation ont été 40 modifiées par déformation plastique après avoir été pratiquées. 71 01839 7 2077237 7 - Boîte à eau suivant l'une quelconque des revendications précédentes destinée à être utilisée dans un système de refroidissement pour refroidir une "bande de métal se déplaçant de façon sensiblement horizontale.