Brevet FR2080568A1 — publié le 19711119

La présente invention est relative à un dispositif ou système de refroidissement destiné à refroidir une bande de métal ou feuillard se déplaçant dans le sens horizontal, ledit dispositif comportant un certain nombre de boîtes réfrigérantes qui sont disposées les unes derrière les autres au-dessus du feuillard, dans le sens du déplacement de ce dernier, étant alimentées en eau sur l'un de leurs côtés, chacune desdites boîtes réfrigérantes éteint assortie d'un grand nombre de conduites d'eau (ou conduites à siphon) qui se trouvent reliées à la boîte sur le côté supérieur y afférent, débouchant vers le bas par l'intermédiaire d'une section coudée. De tels systèmes de refroidissement sont fréquemment utilisés, par exemple, dans les usines de laminage à chaud des feuillards en a±er. En pareil cas, les feuillards en acier laminés à chaud se trouvent refroidis de plusieurs centaines de degrés centigrades à l'aide d'un semb3à)le système de refroidissement avant que d'être enroulés. Dans les systèmes de refroidissement en question, il est d'usage courant de projeter de l'eau en guise de réfrigérant sur les surfaces supérieure et inférieure du feuillard en acier qui est animé d'un mouvement continu. Dans ce contexte, il est extrêmement important que la distribution de l'eau projetée sur le feuillard s'effectue de façon ausà uniforme que possible, de telle façon que le refroidissement du feuillard soit aussi homogène que possible et qu'aucune variation intempestive ne se produise entre diverses zones ou sections dudit feuillard. De même, il est important que le système de refroidissement utilisé soit apte à refroidir des feuillards en acier d'épaisseurs différentes, ou bien encore laminés à des vitesses différentes. En outre, ledit système de refroidissement doit être conçu de telle façon qu'il assure un refroidissement homogène, même dans le cas où la vitesse du feuillard se trouve accélérée ou décélérée au cours de l'opération de laminage. Ceci implique la nécessité, en fonction de chaque cas particulier, de pouvoir actionner des boîtes réfrigérantes non encore utilisées et d'arrêter celles qui se trouvent en état de fonctionnement. A ce propos, il s'est avéré que certaines difficultés peuvent se faire jour, en particulier lors de la fermeture des boîtes réfrigérantes. Ceci est dû au fait que, lors 71 05238 2 2080568 de la fermeture, la pression d'eau s'exerçant dans les boîtes réfrigérantes diminue progressivement d'une extrémité à l'autre de la boîte, étant donné que cette dernière ne se trouve alimentée en eau que par un seul côté. 5 II en résulte que la pulvérisation de l'eau de refroi dissement sur le feuillard en état de déplacement se trouve interrompue plus tôt sur 1'un des côtés du feuillard par rapport à l'autre. Du fait des grandes vitesses de déplacement imprimées au feuillard, il s'ensuit que sur des longueurs considérables 10 ce dernier présente des caractéristiques différentes dans le sens de la largeur. De surcroît, il est impossible de contrôler la qualité du feuillard après un refroidissement rapide dans des circonstances différentes, en raison de l'inertie et de la lenteur de fermeture opposées par les boîtes réfrigérantes. En 15 fonction de ce qui précède, la présente invention vise à pourvoir à un système ou dispositif de refroidissement permettant d'effectuer une fermeture beaucoup plus rapide des boîtes réfrigérantes, contribuant de la sorte à diminuer fortement les différences quant à la durée de fermeture entre les deux extrémités 20 de chaque boîte réfrigérante. A cette fin, là présente invention pourvoit à un système de refroidissement tel que celui décrit cir-dessus, et dans lequel une conduite verticale qui se trouve reliée à l'une ou aux deux extrémités du côté supérieur des boîtes réfrigéran-25 tes se trouve mise en communication avec l'air libre. De la sorte, lorsque la pression d'eau diminue dans les boîtes réfrigérantes l'air peut s'introduire, par l'intermédiaire de la ou des conduites verticales, dans la partie supérieure des boîtes réfrigérantes, de telle sorte que les conduites d'eau desdites 50 boîtes soient immédiatement isolées de l'eau stagnant dans lesdites boîtes elles-mêmes. Il convient de remarquer qu'en l'absence d'une telle conduite verticale, les conduites d'eau se trouvent soumises durant ion certain temps à un effet de siphon. Il en résulte que l'eau contenue dans les boîtes réfrigérantes 55 se trouve évacuée de façon irrégulière à travers les conduites d'eau, jusqu'à ce que s'interrompe progressivement l'effet de siphon. A partir de ce moment-là, le flux d'eau s'écoulant à travers les conduites cesse progressivement à partir de l'une des extrémités de la boîte réfrigérante jusqu'à l'autre extré-40 mité y afférente. Etant donné, conformément à la présente inven 71 05238 3 2080568 tion, qu'une couche d'air se forme rapidement à la partie supérieure des boîtes réfrigérantes, ledit effet de siphon se trouve rapidement interrompu. Il convient de remarquer qu'il est parfaitement pos-5 sible de brancher la ou les conduites verticales à un réservoir d'eau en lieu et place d'une mise en communication directe avec l'air libre. Toutefois, ceci présente l'inconvénient que le réservoir d'air nécessite un volume considérable en vue de permettre la constitution d'une couche d'air interrompant rapidement 10 l'alimentation d'eau en direction des conduites y afférentes,ainsi que c'est le cas avec une conduite verticale débouchant à l'air libre. En outre, un réservoir d'air implique une installation plus coûteuse. Il est également possible d'envisager qu'au lieu 15 d'être mise en communication avec l'atmosphère, la conduite verticale aboutisse dans un réservoir d'air comprimé par l'intermédiaire d'une soupape. Ceci nécéssiterait l'ouverture de ladite soupape conjointement à la chute de la pression d'eau s'exerçant dans la boîte réfrigérante. Il s'est avéré, toutefois, 20 qu'une telle installation est onéreuse et ne donne pas de meilleurs résultats que ceux obtenus avec une conduite verticale débouchant directement à l'air libre, conformément à la présente invention. Le système de refroidissement propre à la présente 25 invention garantit les meilleurs résultats possibles si l'on prend soin de s'assurer que la couche d'air dans la partie supérieure de la boîte réfrigérante puisse se former très rapidement et de façon uniforme sur toute la longueur de la boîte. Cette caractéristique peut être obtenue par exemple si, lorsqu'on 50 installe une conduite verticale à l'une des extrémités des boîtes réfrigérantes, ces dernières se trouvent en position inclinée, du moins pour ce qui concerne leur surface supérieure, ladite inclinaison ne nécessitant qu'un très petit angle, à savoir de l'ordre d'une minute d'arc, l'extrémité de la boîte réfrigérante 55 du côté de la conduite verticale étant plus élevée que l'extrémité opposée. Il s'ensuit que la rapide extension de la couche d'air dans le sens longitudinal de la boîte réfrigérante se trouve géométriquement mieux déterminée que dans le cas où la surface supérieure de la boîte réfrigérante se trouve disposée 40 dans m plan rigoureusement horizontal. Le résultat le plus net 71 05238 * 2080568 d'une telle inclinaison est que l'extension de la couche d'air s'effectue de façon plus rapide et plus uniforme. Si chaque boîte réfrigérante est pourvue d'une conduite verticale à ses deux extrémités, il est préférable conformément 5 à la présente invention de ménager me semblable inclinaison de la surface supérieure de la boîte réfrigérante, de telle façon que ladite inclinaison s'étende à partir du centre de la boîte réfrigérante pour s'élever jusqu'aux extrémités y afférentes, lesdites extrémités étant ainsi surélevées par rapport à la 10 partie centrale. L'on obtient me extension particulièrement rapide et uniforme de la couche d'air si le volume total dans lequel ladite couche d'air est amenée à se former sur toute la longueur des boîtes réfrigérantes est de petites dimensions. Ceci est 15 réalisable en aménageant à la surface supérieure des boîtes réfrigérantes et sur la totalité de la longueur y afférente, me étroite section renflée vers le haut et dan^Laquelle vient déboucher la conduite d'eau. .11 s'est également avéré que l'installation propre 20 à la présente invention réagit plus rapidement lorsque les boîtes réfrigérantes se trouvent à nouveau actionnées, à la suite de leur fermeture, en vue de fournir l'eau au feuillard. Il en va ainsi du fait que l'effet de siphon se produisant dans les conduites d'eau est rapidement interrompu par l'extension de la 25 couche d'air lors de la fermeture, le niveau d'eau dans lesdites boîtes réfrigérantes demeurant élevé et très proche des ouvertures des conduites d'eau débouchant dans lesdites boîtes. Si maintenant on introduit à nouveau/l'eau dans les boîtes réfrigérantes, seule me minime quantité est requise pour chasser la couche d'air et 30 permettre d'amorcer à nouveau l'écoulement d'eau à travers les conduites. Dans ce contexte, il est important que la couche d'air soit repoussée rapidement et de façon uniforme, le volume d'eau pénétrant dans la boîte réfrigérante devant également s'écouler 35 de façon uniforme, car au cas contraire non seulement les conduites d'eau ne peuvent entamer simultanément le processus de déversement, mais en outre leur débit sera inégal, et ce pas seulement durant la phase initiale mais sur me période beaucoup plus longue. Il s'est avéré que l'on peut assurer m fonctionnement 40 uniforme des conduites d'èau ainsi qu'un débit homogène si l'on 71 05238 5 2080568 installe à la bouche d'alimentation des boîtes réfrigérantes un diffuseur conique dont l'angle supérieur de fixation est inférieur à 25°. La présente invention sera maintenant décrite de façon 5 plus détaillée en fonction d'un mode de réalisation illustratif et conjointement aux dessins ci-annexés, sur lesquels ; la figure 1 est une vue schématique dans le sens longitudinal de l'extérieur d'une boîte réfrigérante conforme à la présente invention; 10 la figure 2 est une vue en coupe de la boîte réfri gérante faite par II-II sur la figure 1; la figure 3 est une vue détaillée en coupe, à une échelle agrandie, d'une partie de la boîte réfrigérante illustrée sur la figure 2. 15 Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne une boîte réfrigérante de forme tubulaire qui est pourvue à son extrémité supérieure d'un grand nombre de conduites d'eau 2 et 3. La série des conduites d'eau 2 et 5 se prolonge tout d'abord verticalement dans le sens de la hauteur, puis se recourbe en 20 sens opposé, pour se prolonger ensuite verticalement vers le bas jusqu'en un point se situant légèrement au-dessous du niveau de l'axe de la boîte réfrigérante de configuration cylindrique 1. A l'extrémité obturée de la boîte réfrigérante 1 se trouve disposée une conduite verticale 4, laquelle est raccordée à l'extrémité 25 supérieure de ladite boîte, ladite conduite verticale s'étendant sur environ 35 cm au-dessus de la partie supérieure des conduites d'eau 2 et 3. Ainsi qu'il appert sur la figure 1, la boîte réfrigérante 1 est pourvue à l'extrémité d'alimentation qui est opposée 30 à la conduite verticale 4 d'une collerette 5 qui est reliée à un diffuseur conique 7 au moyen d'une bride 6 y afférente. La longueur de la section conique du diffuseur est de 50 cm, son diamètre s'accroissant d'environ 10 cm à environ 30 cm à proximité de la bride 6. La longueur totale de la boîte réfrigérante 1 est 35 d'environ 3 m. Ladite boîte réfrigérante est de préférence disposée avec son extrémité gauche, telle que vue sur la figure 1, surélevée de quelques millimètres par rapport à l'extrémité droite. Sur la figure 3 se trouve représenté de façon détaillée et à une échelle agrandie le mode de liaison de daax 40 conduites 2 et 3 à la boîte réfrigérante 1. Sur cette figure, 71 05238 6 2080568 la référence 8 désigne une partie renflée de la paroi supérieure de la boîte réfrigérante, ladite partie renflée s'étendant sur toute la longueur de la boîte à partir de la conduite verticale 4, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1. Les conduites d'eau 5 2 et 3 débouchent à la surface supérieure de ladite partie renflée 8. La section des ouvertures 9 et 10 desdites conduites d'eau est, de préférence, quelque peu inférieure à celle des conduites d'eau elles-mêmes. Lesdites ouvertures rétrécies assurent une répartition plus uniforme.de l'eau en provenance 10 des différentes conduites d'eau. Lorsqu'on interrompt l'alimentation d'eau en direction de la boîte réfrigérante 1, l'eau continue à s'écouler durant une brève période à partir des conduites 2 et 3* de sorte que le niveau d'eau dans la conduite verticale 4 retombe rapidement 15 au niveau de la surface supérieure de la boîte réfrigérante 1, en suite de quoi une couche ou coussin d'air se forme rapidement, passant de la conduite verticale 4 dans la partie renflée 8. En raison du volume restreint de ladite partie renflée 8, la couche d'air se répand de façon extrêmement rapide sur la totalité 20 de la longueur de la boîte réfrigérante 1. Il s'ensuit que toutes les conduites d'eau 2 et 3 se trouvent successivement isolées de tout contact avec l'eau présente dans la.boîte réfrigérante 1, si bien que l'écoulement d'eau à travers lesdites conduites 2 et 3 se trouve arrêté. Si sur ce que l'on 25 envoit à nouveau de l'eau dans la boîte réfrigérante par l'intermédiaire du diffuseur 7» seule une très petite quantité d'eau s'avère nécessaire pour expulser la couche d'air hors de la partie renflée 8, après quoi l'écoulement d*eau se trouve rétabli dans les conduites 2 et 3. Grâce à la configuration 50 spéciale conférée au diffuseur "J, l'on obtient un débit d'eau régulier dans la boîte réfrigérante 1. En fin de compte, et grâce aux ouvertures rétrécies 9 et 10, l'on obtient rapidement un écoulement uniforme de l'eau à travers les conduites 2 et 3 à la suite du rétablissement de l'alimentation d'eau en direc-55 tion de la boîte réfrigérante. Il est possible d'envisager le montage d'une deuxième conduite verticale à proximité de la collerette 5 de la boîte réfrigérante, auquel cas l'inclinaison susmentionnée de la boîte réfrigérante peut être entièrement supprimée ou aména-40 gée de telle façon que la surface supérieure de la partie ren- 71 05238 7 2080568 fiée 8 s'élève à partir du centre de la boîte réfrigérante jusqu'aux deux extrémités y afférentes. Une semblable conduite verticale supplémentaire se trouve représentée par des traits en pointillés sur la figure 1. La très légère inclinaison de la 5 boîte réfrigérante ne peut être perçue sur la figure 1. Si l'on a recours à deux conduites verticales 4 et à une inclinaison de la surface supérieure à partir du centre de la boîte jusqu'aux extrémités respectives y afférentes, il est possible de monter la boîte réfrigérante elle-même en position horizon-10 taie de telle façon que seule la surface supérieure de la partie renflée 8 se trouve inclinée. 71 05238 ° 2Q80568 REVENDICATIONS lo Dispositif de refroidissement propre à refroidir un feuillard se déplaçant dans le sens horizontal, ledit dispositif comportant un certain nombre de boîtes réfrigérantes disposées 5 les unes derrière les autres au-dessus dudit feuillard dans le sens de déplacement de ce dernier et étant alimentées sur l'un de leurs côtés, lesdites boîtes réfrigérantes étant pourvues d'un nombre élevé de conduites d'eau (ou conduites formant siphon), lesquelles sont reliées à la boîte réfrigérante sur le 10 côté supérieur y afférent et débouchent par ailleurs vers le bas par l'intermédiaire d'une section recourbée, caractérisé par le fait qu'à l'une ou aux deux extrémités du côté supérieur des boîtes réfrigérantes se trouve raccordée une conduite verticale, laquelle est mise en communication libre avec l'atmosphère. 15 2.Dispositif de refroidissement, suivant la revendica tion 1, comportant à l'une des extrémités desdites boîtes réfrigérantes une conduite verticale, caractérisé par le fait que lesdites boîtes se trouvent dans une position inclinée d'environ une minute d'arc dans la partie tout au moins de leur surface supérieure, l'extrémité à laquelle ladite conduite verticale se 20 trouve raccordée étant surélevée par rapport à l'autre extrémité. • 3. Dispositif de refroidissement, suivant la revendication 1, comportant une conduite verticale de part et d'autre des extrémités desdites boîtes réfrigérantes, caractérisé par le fait que lesdites boîtes réfrigérantes se trouvent dans me position 25 inclinée d'environ me minute d'arc dans la partie au moins constituée par leur surface supérieure, leurs extrémités étant surélevées par rapport à leur partie centrale. 4. Dispositif de refroidissement, suivant l'me quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que 30 la surface supérieure des boîtes réfrigérantes est munie sur toute sa longueur d'une étroite partie renflée vers le haut et dans laquelle viennent déboucher les conduites d'eau. 5. Dispositif de refroidissement, suivant l'me quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait 35 qu'à l'extrémité d'alimentation d'eau des boîtes réfrigérantes se trouve fixé m diffuseur ou ajutage conique présentant m angle de conicité inférieur à 25°.