Brevet FR2306269A1 — publié le 19761029

La présente invention concerne un appareil pour le chauffage par induction en continu de bandes métalliques mobiles, notam- ment bandes d'acier, au cours d'un stade incorporé ou étroitement lié à un traitement en continu tel que laminage à chaud. le traitement de bandes métalliques chaudes exige souvent le maintien de la bande à une température prescrite, avec une marge de tolérance étroite. Or, à l'aide des appareils de chauffage par induction connus, il est difficile d'opérer le chauffage tout près du matériel de traitement, de sorte que pendant le transfert de l'appareil de chauffage à ce matériel, la température de la bande n'est pas contrôlée. Etant donné que la vitesse d'avance de la bande est souvent faible, par exemple de l'ordre de 10 m/an, il faut que la distance de transfert soit aussi faible que possible pour que la marge d'écarts sur la température soit faible. Toutefois, cette nécessité entre habituellement en contradiotion avec celle de guider la bande à son entrée dans la zone de traitement, car ce guidage exige d'affecter une partie de l'espace inédiatement voisin de la zone de traitement, côté entrée de cette zone, à un dispositif assurant le guidage de la bande vers l'intérieur de la zone de traitement. La solution apportée par l'invention à ce problème repose sur l'idée d'opérer le chauffage de la bande par la technique connue de chauffage par induction dite de chauffage "par flux transversal" et d'incorporer au dispositif chauffant un disposi-tif de guidage guidant la bande à sa pénétration dans le matériel de traitement. On peut ainsi opérer le chauffage tout près de l'entrée du matériel de traitement, de sorte qu'il ne s'écoule qu'un.temps très court entre l'instant où un tronçon de bande quitte le dispositif de chauffage et celui où ce tronçon pénètre dans le matériel de traitement. Selon l'invention, il est prévu un appareil pour le traitement d'une bande métallique en mouvement, comprenant un dispositif de guidage de bande, disposé tout près de l'entrée d'une zone de traitement et qui comporte des guide-bande propres à guider la bande à sa pénétration dans la zone de traitement, et un dispositif de chauffage par induction de la bande, disposé près du dispositif de guidage et présentant un passage que la bande peut traverser, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage de la bande forme un seul groupe avec le dispositif de guidage et comprend deux structures de champ opposées,à flux d'induction transversal, qui définissent entre elles le passage emprunté par la bande et qui portent les guide-bande. Pour qu'on puisse combiner le dispositif de chauffage avec le dispositif de guidage, il faut que son encombrement soit compatible avec l'espace dont on dispose pour le dispositif de guidage. On peut satisfaire à cette condition, meme Si l'on ne dispose que d'un espace assez limité, en utilisant un dispositif de chauffage par induction non du type classique à flux d'induction longitudinal, mais à flux d'induction transversal. En outre, le chauffage par flux transversal peut être opéré à une fréquence relativement faible, par exemple de 4 kHz, alors qu'une fréquence de 1 'ordre de 450 kRz est courante pour le chauffage par flux d'induction longitudinal.On peut donc, selon l'invention, utiliser un générateur plus simple et obtenir un meilleur rendement qu'avec un chauffage par flux d'induction longitudinal. On va décrire l'invention plus en détail en se référant au dessin schématique annexé, dont la figure unique représente un appareil selon l'invention, pour le traitement à haute températume d'une bande d'acier au carbone. L'appareil représenté à titre d'exemple sur le dessin comporte un dispositif de traitement 10 (indiqué sous forme symboli que) qui applique à la bande B le traversant en continu un traitement continu à une température élevée convenable. On citera plus bas des exemples de traitement qu'on peut opérer. Un dispositif entratneur indiqué en 11, comportant deux rouleaux entrat- neurs et qui fait avancer la bande à une vitesse constante, peut être incorporé au dispositif de traitement ou former un groupe indépendant.Du côté entrée du dispositif de traitement 10 est situé un dispositif mixte, de chauffage et de guidage 12 qui chauffe la bande d'acier B avançant en continu, la portant d'une température intermédiaire d'environ 5500C à une température supérieure prescrite, et la guide à son entrée dans le dispositif de traitement 10. I1 est aussi prévu un dispositif de préchauffage par induction 13, destiné à porter la bande à la température intermédiaire, disposé du côté entrée du dispositif de chauffage et de guidage 12. Le dispositif 13 est un dispositif classique de chauffage par induction à flux longitudinal (comportant une bobine en cuivre rectangulaire, à courant alternatif, que la bande traverse) et on s'abstiendra donc de le décrire en détail. C'est le dispositif de chauffage et de guidage 12 qui cons titue essentiellement la section originale de l'appareil représenté à titre d'exemple, et on va donc le décrire en détail. Les éléments principaux de ce dispositif sont deux structures de champ électromàgnétiques 14 opposées, à flux transversal, qui définissent entre elles un passage 15 emprunté par la bande B et portent deux groupes de rouleaux de guidage : quatre rouleaux 16 qui guident la bande en hauteur en portant contre ses grandes faces opposées et quatre rouleaux 17 qui guident la bande transversalement dans un plan horizontal en agissant sur ses bords. Â ces fins, les rouleaux de guidage en hauteur 16 tourillonnent dans les structures de champ, à raison de deux dans chacune d' elles, autour d'axes horizontaux et les rouleaux de guidage marginal 17, prévus aussi à raison de deux par structure de champ, tourillonnent autour d'axes verticaux. Les faces horizontales en regard des structures de champ 14, qui définissent le passage 15 offeru à la bande, peuvent aussi contribuer à guider la bande en hauteur,mais ni ces faces ni les rouleaux 16 de guidage en hauteur ne portent constamment contre les grandes faces de la bande. Chaque structure de champ 14 est formée principalement d'un noyau de fer feuilleté et d'un certain nombre de bobines de champ 18 portées par ce noyau et alimentées en courant alternatif à une fréquence relativement faible, par exemple de 4 kHz, à partir d'une source d'alimentation non représentée. Les bobines de champ 18 sont disposées et orientées de façon que les deux structures de champ 14 coopèrent pour engendrer un flux magnétique alternatif qui traverse le passage 15 et donc la bande B défilant dans ce passage. Les lignes de flux s'étendent comme indiqué en traits interrompus sur le dessin, les zones de concentration du flux étant espacées longitudinalement des zones contenant les rouleaux de guidage 16 et 17. Le flux magnétique alternatif engendre de manière bien connue de la chaleur dans la bande B, qui est ainsi chauffée. La production de chaleur est réglée de façon qu'en sortant du passage 15, la bande soit à une température prescrite, avec unemarge de tolérance étroite. Conne représenté sur le dessin, le passage 15 débouche près de l'entrée 19 du dispositi! de traitement 10, de sorte que la bande B est presque à la m8me température à l'entrée 19 qu'à la sortie du passage 15. Ainsi, la bande ne subit pratiquement pas de baisse de température imprévisible en traversant le faible interstice qui sépare le passage 15 de l'entrée 19. Les deux structures de champ 14 sont mobiles verticalement l'une par rapport à l'autre pour qu'on puisse faire varier le degré de couplage magnétique (qui influence la température atteinte par la bande dans le passage 15, le rendement du chauffage et la répartition transversale de la chaleur dans la bande) et retirer aisément la bande du passage. A cette fin, la structure de champ 14 supérieure est reliée à un vérin à fluide sous pression 20 ou autre organe de manoeuvre convenable qui permet de la soulever et de l'abaisser par rapport à la structure de champ inférieure. Les deux structures de champ sont guidées verticalement par des coulisses non représentées. On peut déplacer horizontalement d'un seul tenant les deux structures de champ 14 pour les rapprocher et les écarter du dispositif de traitement 10. En positions actives avancées, ces structures sont proches de l'entrée 19 au point de risquer de genet pour des opérations de réglage, de remplacement de pièces et autres requérant un accès aisé à l'entrée 19. I1 est donc souhaitable de pouvoir leur faire quitter temporairement leurs positions actives en les déplaçant vers l'arrière, suivant la direction du passage 15,sans modifier leur disposition relative. Ce déplacement est assuré au moyen d'un vérin à fluide sous pres sion 21 ou d'un autre organe de manoeuvre convenable. Ce déplacement horizontal des structures de champ est guidé par des glissières horizontales non représentées. Dans la conception du dispositif de chauffage et de guidage 12, il faut tenir compte de ce que, du fait que le mouvement de bande B est relativement lent, les faces des structures de champ 14 et des rouleaux de guidage voisines du passage 15 reçoivent de la bande chauffée un rayonnement thermique intence. I1 faut donc protéger ces faces à l'aide de moyens réfractaires. Pour les noyaux de fer des structures de champ, on peut assurer cette protection au moyen d'un revêtement céramique, par exemple. Pour des matériaux ferromagnétiques, un chauffage par induction à flux transversal est possible, mais pas très efficace. Toutefois, du fait que, dans l'appareil représenté à titre d'exem- ple, les structures de champ 14 à flux transversal sont précédées par le dispositif d'induction à flux longitudinal 13, elles peuvent agir efficacement, bien que la bande B soit en acier au carbone et donc Serromagnétique, ceci parce que la bande B est portée par préchauffage aux environs de 5500C et est donc pratique ment non magnétique quand elle pénètre dans le passage 15. Si l'on a à chauffer une bande non magnétique à partir d'une température faible, on peut opérer entièrement ce chauffage dans le passage 15 au moyen des structures de champ 14 à flux trans versas, ce qui permet de supprimer l'appareil d'induction à flux longitudinal 13. Le dispositif de chauffage et de guidage selon l'invention peut servir à divers traitement de bandes métalliques chaudes, par exemple laminage à chaud et autres opérations mécaniques de travail à chaud, ainsi que traitements thermiques exclusivement destinés à conférer au métal formant la bande une stucture et/ou des propriétés mécaniques prescrites, ou encore traitement superficiel tel que décapage, chromage en phase gazeuse et revêtement à l'aide de polymères. On peut aussi incorporer le dispositif de chauffage et de guidage à du matériel assurant divers genres d' opérations de fraisage de métaux. Si besoin est, il est facile de mettre la zone de traitement sous atmosphère protectrice et, par choix de la largeur et/ou des positions transversales relatives des structures de champ, on peut faire varier le degré de chauf- fage suivant la largeur de la bande. REVENDICATIONS 1. Appareil pour le traitement d'une bande métallique en mouvement, comprenant un dispositif de guidage de bande disposé tout près de l'entrée d'une zone de traitement et qui eomporte des guide-bande propres à guider la bande à sa pénétration dans la zone de traitement, et un dispositif pour le chauffage par induction de la bande, disposé près du dispositif de guidage et présentant un passage que la bande peut traverser, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage de la bande forme un seul groupe avec le dispositif de guidage et comprend deux structures de champ opposées, à flux d'induction transversal, qui définissent entre elles le passage emprunté par la bande et qui portent les guide-bande. 2.Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance séparant les structures de champ est variable. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on peut déplacer les structures de champ d'un seul tenant, suivant la longueur du passage emprunté par la bande, pour les rapprocher et les écarter de l'entrée du dispositif de traitement. 4. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les guide-bande sont des rouleaux tourillonnant dans les structures de champ autour d'axes verticaux et horizontaux. 5. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un dispositif de chauffage par induction à flux longitudinal est disposé du côtC entrée des structures de champ à flux transversal.