Brevet FR2395478A1 — publié le 19790119

La présente invention est relative à un four avec sole à rouleaux servant à chauffer au passage, à une température atteignant 12000C, une bande métallique d'une épaisseur comprise entre moins de 1 mm et quelques millimètres, ayant seulement une faible resistance à la traction. Il est nécessaire que la bande metalli- que soit chauffée aussi économiquement que possible. Cela signifie que compte tenu de sa puissance, le four doit rester aussi court que possible, c'est à dire que la transmission de chaleur doit se faire avec de fortes densités de flux thermique, et par conséquent, de grandes différences de température entre la chambre du four et la matière à chauffer. En outre, il faut que le four fonctionne sans perturbations et que son usure soit faible. En general, on utilise des fours avec sole à rouleaux pour des processus de chauffage dans lesquels une vitesse de chauffage déterminée et limitée resulte du procédé. Etant donné la vitesse de chauffage limitée, la différence entre la temperature de la chambre du four et celle de la matière à chauffer est aussi relativement petite. Par contre, par exemple dans les fours de chauffage des métaux destinés à être déformés par laminage ou forgeage, il importe seulement d'atteindre économiquement la température finale de sorte que dans le four il apparaît des différences de température beaucoup plus grandes entre la chambre du four et la matière à chauffer. On a tenté à plusieurs reprises d'utiliser le four avec sole a rouleaux pour le chauffage rapide d'une matière. Dans les fours de ce genre, il apparait localement de grandes différences de température entre la matière à chauffer et le four. C'est particulièrement le cas dans la region ofl le métal entre dans le four et où il est chauffé aussi rapidement que possible à de hautes températures. Les fours de chauffage de grande puissance de ce genre sont caractérisés par une grande puissance de chauffage par mètre carré et par de grandes differences de temperature entre la chambre de four et la matiere. Pour les fours de chauffage a grande puissance, on n'a appliqué que dans de rares cas, jusqu'ici, le transport de la matière au moyen de rouleaux, parce que dans une telle application, les rouleaux n'ont pas la longévité nécessaire. Cela tient surtout au fait que la matière est exposée a de grandes sollicitations aux chocs thermiques. Par le bas, le rouleau subit l'action de la temperature eevee de la chambre du four tandis que par le haut, il subit l'action de la matière à chauffer, notablement plus froide Par suite, le rouleau en rota tion- est exposé alternativement à ces températures En outre, il faut que le rouleau soit fabriqué en matière à paroi relativement épaisse pour-pouvoir absorber les sollicitations à la flexion résultant de-son propre poids et du poids de la matière à chauffer. Dans le cas d'une matière à paroi épaisse, les différences de tem pérature qui se produisent lors de la sollicitation aux chocs thermiques engendrent des contraintes mécaniques alternées qui conduisent plus ou moins vite à une destruction de la matière. Pour éviter ces inconvénients, on propose selon l'invention un four avec sole à rouleaux servant à chauffer à une température atteignant 1200"C une bande métallique d'une épaisseur comprise entre moins de 1 mm et quelques millimètres, ayant seulement une faible résistance a la traction, four caractérisé par le fait que le rapport entre le rayon des disques et le rayon des rouleaux est supérieur a 3, que la distance a entre les axes des rouleaux est inférieure à 1,2 fois la somme du rayon R des disques et du rayon r des rouleaux, que les disques ont une largeur inférieure à 40 mm que les disques des différents rouleaux ont une disposition décalée entre eux et que les disques sont de construction légère et présentent la plus petite épaisseur de paroi qui soit possible dans la fabrication, que dans le cas de tôle résistant à la chaleur ils sont fabriqués en tales d'epaisseur inférieure à 3 mm et que les disques présentent des évidements, de sorte qu'ils sont formés d'un anneau extérieur, d'un moyeu intérieur et de rayons reliant ceux-ci. La figure 1 est un plan de principe des rouleaux 1 qui portent les disques 2, la paroi du four est designee par 3, les autres parties du four et des rouleaux ne sont pas représentées sur la figure 1. La figure 2, est une coupe de principe de la disposition suivant la ligne A-A, le chauffage étant indiqué par les agencements désignés par 4. La figure 3 est une élévation latérale d'un disque de ce genre avec moyeu 5, rayons 6 et anneau exterieur 7. La figure 4 est une vue en coupe suivant B-B de la figure 3. La figure 5 montre un mode d'exécution du disque comprenant deux tales minces 8, 9. La figure 6 est une vue en coupe suivant C-C de la figure 5, l'anneau extérieur, également en tale mince, est désigné par 10. L'avantage de ce mode d'execution est que les disques soumis à des sollicitations aux chocs thermiques ne sont pas soumis à des sollicitations à la flexion et que, par suite, ils peuvent etre fabriqués avec la plus petite épaisseur de matiere qui soit possible dans la fabrication, donc que dans le cas de tôles ils peuvent avoir une épaisseur de paroi inférieure à 3 mm.Par suite, ces disques à paroi mince peuvent supporter l'alternance de tempe- rature sans être détruitsprématurément: Etant donne que selon l'invention le rapport entre le rayon des disques et le rayon des rouleaux est supérieur a 3, les rouleaux sont beaucoup moins situés dans la région d'influence de la matière à chauffer, plus froide, de sorte que la sollicitation aux chocs thermiques des rouleaux est diminuee en consequence. En outre, grace à cette construction, on assure que la bande à chauffer soit acheminée dans le sens de transport en tous les points ou elle peut reposer dans le four. On diminue ainsi notablement la tendance à la formation de boucles si la tension de la bande est faible ou nulle. Dans le cas d'une bande ayant seulement une faible résistance à la traction, on ne peut pratiquement pas toujours éviter qu'elle ne se rompe dans le four. Dans les fours à sole avec rouleaux connus, l'acheminement de la bande rompue n'est pas possible sans difficultés spéciales parce que le début de bande résultant de la rupture est amené vers le bas entre les rouleaux ou n'est pas acheminé sur les guides de bande fixes. Dans la construction selon l'invention, le début de bande résultant de la rupture repose toujours sur les disques et est ainsi acheminé sans formation de boucle de sorte que l'on obtient un passage satisfaisant de la bande, même rompue. En outre, grace à la construction selon l'invention, le chauffage de la bande par le bas est amélioré par le fait que le rapport entre la surface occultee par le dispositif de transport et la surface de chauffage non perturbee est diminuée, étant donné que le rapport entre le diametre des disques et le diamètre des rouleaux est supérieur à 3 et que les disques ont une largeur in férieure à 4 cm. Selon l'invention, pour éviter que la bande mince, vue dans la direction des rouleaux, ne pende de façon gênante entre les différents disques, les disques ont une disposition décalée entre eux comme le montre la figure 1. En outre, on propose que les rouleaux pouvant tourner facilement soient dépourvus d'entraînement. Dans les fours à sole avec rouleaux connus pour bandes, les rouleaux sont entraînés de telle sorte qu'ils ont la même vitesse à leur circonference nominale. Ainsi, Si les rouleaux ont le même diamètre, leur vitesse de rotation est la même. Dans les fours de ce genre, on ne peut pas éviter bien souvent, la formation de boucles lors du transport d'une bande mince. La cause en réside aussi dans le fait que la bande se dilate lorsqu'elle est chauffé dans le four et que par suite, elie doit avoir à la- sortie du four une plus grande vitesse que dans la région d'entrée. Par suite, dans les fours à sole avec rouleaux usuels, la bande ne peut se dérouler sur les rouleaux qu'en un point tandis qu'aux autres points, un glissement se superpose au déroulement. Par contre, dans la solution selon l'invention, les rouleaux peuvent prendre exactement à leur circonférence, la vitesse momentanée de la bande.On diminue ainsi notablement la tendance à la formation de boucles Dans la solution selon l'invention, la facilité de rotation des rouleaux, nécessaire à cet effet, est permise par le fait que le diamètre des disques est tres grand relativement au poids de la matière a chauffer, donc aussi par le fait que le diamètre des disques est très grand relativement à la grandeur des paliers, ce qui donne un roulement aisé. On propose encore que les rouleaux soient entraînés et munis d'une roue libre qui permet une vitesse de rotation superieu- re à celle de l'entraînement. A cet effet, on propose un procédé caractérisé par le fait que la. vitesse de rotation d'entraînement des rouleaux donne aux disques une vitesse circonférentielle inférieure à la vitesse de passage à travers le four qui est communiquee à la bande par des disoositifs situes hors du four. Par suite, il devient possible que la bande se déroule sans glissement sur tous les disques, de la même façon qu'avec des rouleaux non entratnés. Un autre avantage réside dans le fait que le début de bande formé en cas de rupture de la bande est transporté sans difficulte à travers le four par les rouleaux entraînés de sorte que dans ce cas, on évite la formation de boucles. En outre, on propose que la température de la chambre du four soit plus élevée au-dessus de la matiere à chauffer qu'en dessous de celle-ci. L'avantage de ce mode de fonctionnement est que l'on obtient un chauffage plus rapide de la bande, du fait que l'on peut établir des températures élevees dans le four sans devoir tenir compte des températures maximales encore permises pour les disques et les rouleaux, Un mode d'exécution est caractérisé par le fait que l'on diminue ou que l'on met hors d'action le chauffage de la bande, ou que l'on abaisse la valeur de consigne'de la régulation de température au niveau de température que doit atteindre la bande à la fin du four, lorsqu'on arrête le passage de la bande ou lorsqu'on réduit sa vitesse de passage.L'avantage de ce procédé est que lorsqu'on diminue la vitesse de passage, la bande n'est pas surchauffée, même si la température de la chambre de four est supérieure à celle que doit atteindre la bande à la fin du four. On propose, en outre, que le four soit garni de matières isolantes légères, en particulier de mats de fibres céramiques. L'avantage de cette construction est que la chaleur emmagasinée par le garnissage du four est faible et que par suite, la température de la chambre du four peut suivre rapidement les variations de la puissance de chauffage ou de la temperature de consigne de l'installation de régulation. En garnissant le four de matières isolantes légères, on peut bien profiter de l'avantage de l'abaissement de la température de la chambre du four lorsque la vitesse de passage diminue. Un mode d'execution est caractérisé par le fait que le rouleau est formé d'un cylindre creux intérieur qui dépasse extérieurement à ses extrémités a travers la paroi du four et sur lequel est glissé un autre cylindre creux paroi mince portant les disques et de longueur inférieure à la largeur intérieure du four. Sur la figure 1, on peut voir en 11 le gradin entre les cylindres intérieur et extérieur. Sur la figure 6, le cylindre creux extérieur portant les disques est désigné par 12. L'avantage de cette construction est que le cylindre creux intérieur, absorhant les efforts de flexion et donc formé de matière plus épaisse, est protégé, par le cylindre creux extérieur formé de matière mince, contre l'action directe de la sollicitation aux chocs thermiques due à la rotation. Comme on lta déj-à expliqué, la sollicitation aux chocs thermiques peut être d'autant mieux supportée par la matière que l'épaisseur de paroi est plus réduite. En outre, un avantage est que l'on peut retirer du four vers le hàut le cylindre creux extérieur avec les disques, après avoir retiré latéralement le rouleau intérieur. On propose, en outre, que le rouleau soit refroidi par un tube fixe intérieur qui est refroidi par un liquide le traversant et n'est pas relié au rouleau. Sur la figure 6, ce tube est désigne par 13. L'avantage de ce mode d'exécution est que l'on économise des joints tournants pour l'agent de refroidissement, ce qui assure la facilité de rotation des rouleaux et des disques, nécessaire pour les raisons indiquées plus haut. Enfin, un mode d'execution est caractérisé par le fait qu'entre le rouleau et le palier est disposé, hors du four, un disque isolant qui est formé, du côte tourné vers le rouleau, d'un disque à paroi mince pouvant porter des nervures radiales pour engendrer un écoulement d'air et pouvant porter du côte tourné vers le palier une surface polie pour diminuer le rayonnement calorique tandis que le disque isolant est formé, du côté du palier, de rayons minces qui relient le moyeu à la circonférence du disque. La figure 7 représente à droite un mode d'execution de ce genre avec entraînement par chaine, à gauche le côté opposé dépourvu d'entraînement. Le rouleau est désigne par 14, le tube intérieur fixe refroidi par 13. A l'intérieur de ce dernier se trouve le tube 24 qui est ouvert a son extrémité droite et sert au retour du liquide de refroidissement. On a désigné par 15 un anneau intermédiaire en matière isolante, par 16 les disques à paroi mince qui portent les nervures radiales 17 servant à engendrer un courant d'air. La circonférence cylindrique extérieure des disques 16 présente, pour évacuer le courant d'air, des évidements appropriés. On a désigné par 18 des disques en métal léger montés sur le tube de refroidissement 13 et protégeant les paliers 20 contre le rayonnement calorique du rouleau 14. Les rayons minces sont désignes par 19. La roue libre est désignée par 21, la roue a chaîne de l'entraînement par 22, Le tourillon porteur relié à la fondation est désigné par 23. L'avantage de cette disposition est que le palier et la roue libre, ainsi que l'entraînement, ne sont que faiblement chauffés par le rouleau. REVENDICATIONS 1. Four avec sole à rouleaux servant à chauffer à une température atteignant 12000 C une bande métallique d'une épaisseur comprise entre moins de 1 mm et quelques millimètres, ayant seulement une faible résistance à la traction, four caractérisé par le fait que le rapport entre le rayon des disques et le rayon des rouleaux est supérieur à 3, que la distance a entre les axes des rouleaux est inférieure à 1,2 fois la somme du rayon R des disques et du rayon r des rouleaux, que les disques ont une largeur inférieure à 40 mm, que les disques des différents rouleaux ont une disposition decalee entre eux et que les disques sont de construction légère et présentent la plus petite épaisseur de paroi qui soit possibTe dans la fabrication, que dans le cas de tôle résistant à la chaleur ils sont fabriques en tôles d'épaisseur inférieure à 3 mm et que les disques présentent des evidements, de sorte qu'ils sont formés d'un anneau extérieur, d'un moyeu intérieur et de rayons reliant ceux-ci. 2. Four selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les rouleaux pouvant tourner facilement ne comportent pas d'entraînement. 3. Four selon la revendication 1,caractérisé par le fait que les rouleaux sont entratnés et sont munis d'une roue li-bre qui permet une vitesse de rotation supérieure à celle de l'entraî- nement. 4. Procédé de fonctionnement d'un four avec sole à rouleaux selon la revendication 3, caracté-risé par le fait que la vitesse de rotation d'entraînement des rouleaux donne aux disques une vitesse circonférentielle inferieure à la vitesse de passage à travers le four qui est communiquée a la bande par des dispositifs situés hors du four. 5. Procédé de fonctionnement d'un four avec sole à rouleaux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la température de la chambre du four est plus élevée au-dessus de la matière à chauffer qu'en dessous de celle-ci 6. Procédé de fonctionnement d'un four avec sole à rouleaux selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on diminue ou que l'on met hors d'action le chauffage de la bande, ou que l'on abaisse la valeur de consigne de la régulation de température au niveau de température que doit atteindre la bande a la fin du four, lorsqu'on arrête le passage de la bande ou lorsqu'on réduit sa vitesse de passage. 7. Four selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est garni de matieres isolantes légè- res, en particulier de mats de fibres céramiques. 8. Four selon l'une des revendications 1 a 3 et 7, caractérisé par le fait que le rouleau est forme d'un cylindre creux intérieur qui dépasse extérieurement à ses extrémites à travers la paroi du four et sur lequel est glissé un autre cylindre creux à paroi mince portant les disques et de longueur inférieure à la largeur intérieure du four. 9. Four selon l'une des revendications 1 à 3, 7 et 8, caractérisé par le fait que le rouleau est refroidi par un tube fixe intérieur qui est refroidi par un liquide le traversant et n'est pas relié au rouleau. 10. Four selon l'une des revendications 1 à 3 et 7 à 9, caractérisé par le fait qu'entre le rouleau et le palier est disposé, hors du four, un disque isolant qui est formé, du côté tourné vers le rouleau, d'un disque à paroi mince pouvant porter des nervures radiales pour engendrer un écoulement d'air et pouvant porter du côté tourné vers le palier une surface polie pour diminuer le rayonnement calorique, tandis que le disque isolant est formé, du côté du palier, de rayons minces qui relient le moyeu à la circonférence du disque.