Brevet FR2289271A1 — publié le 19760528

La présente invention a trait, d'une façon générale, aux dispositifs de refroidissement interne de cylindres ou rouleaux métalliques qui sont en contact avec des produits à haute température. Elle concerne plus spécialement un procédé de fabrication de chemises internes à vis, pour le refroidissement par circulation d'eau, de cylindres transporteurs de produits métallurgiques portés au rouge, tel que, notamment, des rouleaux de coulée continue de métaux et/ou alliages métalliques Dans l'élaboration de demi-produits à partir de divers métaux et alliages, les cylindres de laminoirs et surtout les rouleaux transporteurs dans les systèmes de coulée continue (par exemple dans le cas des aciers, de l'aluminium, etc..) doivent être refroidis énergiquement de l'intérieur du fait que le métal transporté est pratiquement au rouge et se trouve à peine solidifié Ce refroidissement s'effectue généralement par interposition dans le rouleau d'une double chemise interne munie d'un déflecteur hélicoïdal conduisant l'eau à grande vitesse à l'intérieur du rouleau.Pour fabriquer une telle chemise, on part géné quadruple.,o, etc et dont la torve est définie de façon stricte et précise, la tolérance de jeu étant assez sévère, de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm Ces chemises de type connu sont d'une réalisation délicate et d'un cot élevé du fait, notamment de la nécessité de mise en oeuvre d'un métal ncble pour le tube sans soudure utilisé comme matière premiere.En outre, lorsQue de telles chemises sont détériorées - notamment du fait de l'érosion et/ou corrosion par l'eau, de dépôts de calcaire ou encore par dé,orma- tion permanente des filets due aux efforts de flexion de l'en- veloppe des rouleaux à refroidir - il est indispensable de procèder, purement et simplem.ent, à leur substitution par des chemises neuves, L'invention apporte une nouvelle solution au pro blèm.e technique de la réalisation des chemises de refroidis- sement à vis d'un prix de revient moins élevé et présentant une grande efficacité0 En effet, elle permet l'utilisation, comme matières premières, de métaux différentes et moins coûteux pour a réalisation, d'une part du noyau de la chemise et d'autre part du filet ; en outre, elle offre la possibilité de réutiliser des chemises usagées, par remplacement de leurs filets déteriorés J enfin, elle propose une technique dont la mise en oeuvre provoque moins de perte en métal couteux que dans les procédés connus à ce jour, Le nouveau procédé d'obtention de chemises de refroidissement à vis selon l'invention consiste, d'une façon générale, à fixer par soudage à l'extérieur d'un tube à parois minces un filet enroulé en spirale, puis à usiner ce filet, pour le mettre aux formes et dimensions adéquates et précises. En pratique, le tube à parois minces ou noyau utilisé comme support peut être réalisé en métal courant et peu couteux comme par exemple en acier doux alors que le filet rapporté est constitué par un métal ou alliage présentant de meilmeures caractéristiques mécaniques, et une bonne résistance à la corrosion et/ou l'érosion par l'eau de refroidissement0 .N cet égard, on peut utiliser par exemple des aciers au nickel ou au nickel-chrome, des produits laminés en aluminium ou alliages d'aluminium comme des MiG, AUGES, AG;;S,...etc Le filet utilisé selon l'invention peut avoir toute forme appropriée adaptée à un enroulement- hélicoïdal et permettant l'obtention de turbulences dans le fluidê de refroidissement et de tous échanges thermiques entre la chemise à vis ainsi obtenue et l'enveloppe du rouleau à refroidir, Selon une caractéristique de l'invention, il est cependant avantageux de constituer le filet à l'aide d'un profilé relaminé ou étiré dont le chant en contact avec le noyau est de forme arrondie. En effet, grâce à cette conformation,-il est possible de réaliser entre la paroi externe du tube ou noyau et les portions d'arcs de cercle qui entourent le joint de tangence du filet sur le noyau, des cordons de soudure dtune grande précision et procurant une parfaite étanchéitéO Après l'opération de soudage, effectuée à l'aide de moyens connus en soi comme par exemple : soudage par points à l'arc ou sous argon, soudo-brasage.. etc, on procède à l'usinage du filet, selon la technique connue, par exemple par tournage, aux fins de confèrer à ce filet les dimensions requises pour la réalisation de la chemise, Pa.r exemple, lorsqu'on part, comme dit ci-dessus, d'un profilé de section circulaire ou analogue (elliptique, ovoidale, etc00) on effectue un écretage du profilé de façon à lui donner une section trapèzoidale et obtenir ainsi une alternance'convenable de gorges et de crêtes, favorable à une bonne circulation et turbulence de l'eau de refroidissement o L'invention a également pour objet des nouvelles chemises à vis obtenues par la mise en oeuvre du procédé susdécrit Er pratique, et selon la technique connue, ces chemises du type "hélicotube" ont une longueur légérement inférieure à celle de l'enveloppe du rouleau à refroidir et elles sont alimentées en eau par un tube concentrique à l'axe du rouleau0 L'invention sera mieux comprise par la description de quelques modes de réalisation, non limitatifs, illustrés sur les dessins annexés où - la figure l représente une vue d'ensemble, en coupe, d'une chemise selon l'invention montée dans un rouleau de coulée continue de métal - la figure 2a montre une vue, également en coupe, d'un tube à filet hélicoïdal rapporté, réalisé selon l'invention. les figures 3 à 8 montrent des types de filets, à chant .arrondi qui peuvent être rapportés par soudage selon une génératrice du tube ou noyau0 La chemise représentée d'une façon générale par 1, comporte un tube à parois minces 2, par exemple en acier doux autour duquel on a fixé par soudage un filet 3, disposé en spirale Dans les réalisations représentées, le profilé d'origine a une forme circulaire 4 ou elliptique 5, de telle sorte que les lignes de soudure 6, réalisées entre la paroi 7 du tube ou noyau 2 et les portions arrondies 8 du profilé en contact avec ce noyau, sont régulières et procurent une excellente étanchéité. Après soudage du filet, le profilé est travaillé au tour pour obtenir par écrêtage une surface externe plate 9 et parvenir à l'alternance~désirée de gorges 10 et de profils à section trapèzoidale Il dont un type est représenté sur la figure 2Q La chemise 1 est montée de façon concave à l'intérieur de l'enveloppe 12 du rouleau 13 muni de ses tourillons 14 (voir figure 1). L'eau de refroidissement du rouleau circule dans un tube central 15 selon le sens indiqué par les flèches 16. Les chemises à filet soudé puis usiné selon l'inven- tion sont d'un court nettement inférieur, du fait de l'écono- mie de métal réalisée tant par diminution des pertes que des possibilités de mise en oeuvre de métaux différents pour le noyau et pour le filet, à celles utilisés conventionnellement0 De plus, il devient possible, grâce au nouveau procédé, de rénover les chemises classiques usagées, en éliminant leurs filets du noyau, par tournage, et en leur substituant les filets rapportés selon l'invention. REVENDICATIONS 1 / Procédé d'obtention de chemises à vis pour le refroidissement interne par circulation d'eau, de cylindres et rouleaux métalliques travaillant à haute température, c a r a c t é r i s é par le fait que l'on fixe par soudage autour d'un tube métallique à parois m.inces un filet enroulé en spirale puis procède à un usinage de ce filet pour le mettre à la forme et aux dimensions appropriées. 2 / Procédé selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le tube support est constitué par un métal courant et peu couteux, seul le filet étant réalisé en un métal ou alliage de bonnes caractéristiques mécaniques et offrant une grande résistance à la corrosion et/ou érosion par l'eau0 3 / Procédé selon l'une ou l'autre des revendications l ou 2, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que le filet est constitué par un procédé métallique relaminé ou étiré dont le haut en contact avec le tube est de forme arrondie de façon à obtenir une ligne de soudure parfaitement étanche entre la paroi externe du tube et les portions d'arcs de cercle qui entourent le joint de tangence du filet sur le tube, 40/ Procédé selon la-revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce que l'usinage consiste en un écrëtage, au tour, dudit profilé pour obtenir, à la surface du filet, une alternance appropriée de gorges et de crêtes à section trapè zoidaleO 5 / Chemisea vis obtenues par la mise en oeuvre du procédé selon llune ou llautre des revendications a, à 3 prise isolément. 6 / Cylindres et rouleaux métalliques destinés au laminage et à la coulée continue de métaux, munis au sein de leurs enveloppes de emises selon la revendication 4.