Brevet FR2409807A1 — publié le 19790622

L'invention concerne un procédé de refroidissement d'un produit métallique après son extraction de la lingotière d'une machine de coulée continue. Pour le refroidissement d'un produit coulé en continu à sa sortie de la lingotière, on connait deux types généraux de procédé de refroidissement. Dans l'un de ces types de procédé, on projette sur la surface du métal à refroidir, à l'aide de buses alimentées par de l'eau sous pression, soit un jet d'eau, soit de l'eau pulvérisée suivant le diamètre des buses utilisées et la pression de l'eau. L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé est extrêmement simple mais ne permet pas de régler la capacité de refroidissement dans toute la gamme souhaitable. En effet il est nécessaire, pour qu'un procédé de refroidissement soit applicable au cas de la coulée continue, non seulement qu'il soit efficace pour permettre une production importante de la machine de coulée continue mais également que le refroidissement soit réglable pour permettre une extraction de chaleur variable en fonction de ltépaisseur du produit solidifié, de la naturé du métal et de la section du produit. D'autre part ce refroidissement, dans le cas de la coulée continue, doit être aussi uniforme que possible sur tout le produit en cours de refroidissement pour éviter le plus possible des variations brutales de température qui peuvent être à l'origine de défauts métallurgiques. Sur ce plan également, le procédé de refroidissement par jet d'eau n'offre pas toutes les garanties souhaitables. On connaît un autre type de procédé de refroidissement où l'on projette sur la surface du métal à refroidir un jet d'eau pulvérisée par de l'air sous pression. Ce procédé à l'avantage d'améliorer de façon notable la capacité et la régularité du refroidissement. Cependant, ce procédé a le grave inconvénient de faire une grande consommation d'air comprimé ce qui nécessite une grande consommation d'énergie supplémentaire et des moyens de production de cet air tels que des pompes qui compliquent la structure de l'installation et son entretien. Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de refroidissement d'un produit métallique après son extraction de la lingotière d'une machine de coulée continue, utilisant de l'eau sous pression projetée sur la surface du produit métallique en cours de solidification permettant un réglage de la capacité de refroidissement en fonction des caractéristiques du produit et mettant en oeuvre une installation simple et robuste. Dans ce but, lteau sous pression, amenée dans une conduite au voisinage du produit métallique est à une température supérieure à 1500C et cette eau est projetée sur le produit métallique à partir de la conduite d'amenée par des ouver,tuyeg de faible dimension de cette conduite ou des buses simples, la ae Ieau détente/provoquant alors à la fois une vaporisation partielle et une pulvérisation fine. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire à titre d'exemple non limitatif, en se reportant à la figure jointe en annexe, un mode de réalisation de l'invention dans le cas de la coulée d'une brame en continu. La figure unique représente, dans une vue en coupe par un plan vertical perpendiculaire-à la brame, la zone d'extraction disposée en dessous de la lingotière d'une machine de coulée continue de brames équipée de dispositifs c:e refroidissement mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention. Sur la figure unique, on voit un ensemble de rouleaux dTextraction la, lb, lc, ... et 2a, 2b, 2c ... disposés de part et d'autre de la brame 3 pour son extraction de la lingotière 4 à la sortie de laquelle la brame est partiellement solidifiée, la solidification à coeur se produisant pendant le passage dans l'installation de refroidissement représentée sur la figure. L'installation de refroidissement se compose d'un ensemble de conduites d'amenée d'eau sous pression telles que 5a, 5b et 6a, 6b disposées horizontalement sur toute la largeur de la brame ctest-à-dire dans la direction perpendiculaire au plan de la figure. Ces conduites sont reliées deux à deux à des conduites d'alimentation telles que 7 et 8 et comportent des buses de pulvérisation telles que 8a, 8b et 9a, 9b communiquant avec l'intérieur des conduites Sa, 5b et 6a, 6b respectivement. Chacune des conduites 5a, 5b, 6a et 6b comporte sur sa longueur un certain nombre de buses telles que 8a, 8b, 9a, 9b régulièrement réparties afin d'obtenir un refroidissement de la brame sur toute sa largeur. Chacune des buses reliée aux conduites d'amenée d'eau sous pression comporte une tubulure et un embout terminal permettant de projeter l'eau de refroidissement sur les faces de la brame, entre les rouleaux d'extraction. Ces embouts lOa, lob et pila, llb sont constitués par un simple manchon percé à sa partie centrale par un alésage calibré. Cette installation est donc pratiquement identique à une installation utilisée pour le refroidissement par des jets d'eau à basse température. On veillera cependant à utiliser des matériaux résistant à l'eau à haute température et des canalisations résistant à la pression de cette eau de refroidissement. Au lieu de buses à embout cylindrique comme représenté sur la figure, on peut utiliser des buses à jets plats en nombre plus faible réparties le long de la largeur de la brame, chacun des jets plats refroidissant un segment de cette brame suivant sa largeur. On peut également utiliser un ensemble de conduites disposées parallèlement aux rouleaux d'extraction dans l'intervalle de ces rouleaux, ces conduites étant percées d'orifices de petite dimension dirigés vers la face de la brame à refroidir. Dans tous les cas l'installation de refroidissement est ainsi très simple et est alimentée par un seul fluide qui est de l'eau à haute température sous pression. Dans le cas où lton utilise des buses pour projeter l'eau sur la face de la brame à refroidir, ces buses sont des buses simples et ne nécessitent pas de fluide supplémentaire pour la pulvérisation de l'eau. Pour le refroidissement d'une brame coulée en continu on a utilisé une installation comme décrite ci-dessus comprenant des dispositifs de refroidissement de part et d'autre de la brame, chacune des rampes constituées par les conduites horizontales et les buses qui leur sont reliées permettant un refroidissement des faces de la brame entre les rouleaux d'extraction. Pour effectuer ce refroidissement on a alimenté chacune des conduites une reliées à un ensemble de deux rampes avec de l'eau à 175in, souslpression de 9,4 kg/cm2 dans les canalisations. L'eau pressurisée arrivant par les conduites d'alimentation telles que 7 et 8 parcourt les rampes telles que 5a, 5b, 6a et 6b et se trouve éjectée par les buses telles que lOa, lob, ... sur la face de la brame défilant devant ces buses de pulvérisation. L'eau éjectée par les buses subit une brusque détente à la sortie des buses, ce qui, d'une part provoque une vaporisation instantanée d'une partie de cette eau pressurisée et d'autre part provoque une pulvérisation grossière du jet d'eau éjecté. La vaporisation instantanée de l'eau dans les gouttelettes provenant de la pulvérisation par effet de détente à la sortie de la buse provoque une pulvérisation extremement fine de ces gouttelettes qui sont entraînées vers la face de la brame à refroidir par la vapeur d'eau formée par la vaporisation instantanée de l'eau pressurisée à la sortie des buses. Ainsi la dispersion de l'eau est provoquée non seulement par l'énergie mécanique contenue dans l'eau sous pression mais également par l'énergie calorifique contenue dans l'eau pressurisée qui crée une dispersion fine lors de sa vaporisation partielle. De cette façon, on crée un courant gazeux formé par de la vapeur d'eau portant en suspension des gouttelettes d'eau, ce courant provoquant un refroidissement efficace de la brame dans la zone d'action des rampes de pulvérisation. Cet effet est également beaucoup plus homogène et mieux réparti que effet d'un jet d'eau pulvérisé, les gouttelettes étant en suspension dans la vapeur d'eau qui les répartit uniformément le long de la brame Ce refroidissement efficace conduit à une utilisation d'une quantité d'eau relativement modérée de l'ordre de 3m3 par heure et par mètre carré de brame à refroidir. On peut d'autre part régler facilement la capacité de refroidissement de l'eau pressurisée en jouant sur sa température, donc sur sa pression. Pour obtenir un effet suffisant de pulvérisation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention il est cependant nécessaire d'utiliser une eau pressurisée dont la température est égale ou supérieure à 1500C. On voit qu'un avantage de l'invention est de n'utiliser qu'un seul réseau de tuyauteries pour l'alimentation unique des rampes d'arrosage en eau pressurisée. Mais l'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'etre décrit elle en comporte au contraire toutes les variantes et l'on peut imaginer des modifications de points de détail sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'au lieu d'eau pure pressurisée on peut utiliser comme agent de refroidissement de l'eau contenant divers additifs. Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre avec un nombre quelconque de rampes de pulvérisation disposées le long de la brame, le débit et la température de l'eau pressurisée envoyée dans chacune de ces rampes de pulvérisation permettant de régler l'intensité du refroidissement. Enfin l'invention s'applique au refroidissement non seulement de brames coulées en continu mais de tout autre produit métallique tel que des barres ou des billettes coulées en continu. REVENDICATIONS 1.- Procédé de refroidissement d'un produit métallique après son extraction de la lingotière d'une machine de coulée continue, à l'aide d'eau sous pression projetée sur la surface du produit métallique en cours de solidification caractérisé par le fait que l'eau sous pression amenée dans une conduite au-voisinage du produit métallique est à une température supérieure à 1500C et qu'elle est projetée sur le produit métallique à partir de la conduite d'amenée par des ouvertures de faible dimension de cette conduite ou des buses simples, la détente de l'eau provoquant alors une vaporisation partielle et une pulvérisation fine de cette eau. 2.- Procédé de refroidissement d'un produit métallique selon la revendication 1 appliqué au cas du refroidissement d'une brame d'acier caractérisé par le fait que l'eau est amenée à une température voisine de 175"C à un ensemble de rampes de pulvérisation disposées parallèlement à cette brame et perpendiculairement à sa direction de déplacement avec un débit/voisin de 3 m3/h/m2 de brame à refroidir.