Brevet FR2548799A1 — publié le 19850111

La présente invention concerne un procédé pour contrôler la température d'un bain métallique liquide. On connais de nombreux procédés, dans le domaine de l'industrie métallurgique, selon lesquels la température d'un bain métallique doit être maintenue entre des limites strictes. Généralement, la température peut être contrôlée par contrôle de la chaleur délivrée au bain de métal fondu. Si, cependant, le procédé est de nature exothermique, c'est-à-dire si la quantité de chaleur amenée dans le bain métallique est supérieure à celle qui en est évacuée par l'intermédiaire des pertes thermiques, la température du bain métallique tend à s'élever de manière trop importante, ce qui oblige à prévoir un contrôle à l'aide d'un moyen de refroidissement. Parmi les exemples typiques de la situation mentionnée ci-dessus, on pet citer notamment certains procédés de revêtement à chaud utilisés pour en duite des tôles d'acier, par exemple le procédé de production d'acier recouvert d'une couche d'alliage zinc-aluminium, décrit notamment dans le brevet améri- cain n 4 361 448. Dans un tel procédé, la températwre de la bande d'acier chaude qui est amenée dans le bain de revêtement fondu est supérieure a la température de revêtement, ou température d'enduction.Par conséquent, pour obtenir un résultat d'enduction optimal, il est nécessaire de maintenir la température du bain de revêtement dans des limites strictes et d'éliminer l'excès de chaleur apporté au bain avec la bande d'acier, par refroidissement indirect du bain. Si cette opération est effectuée à une température qui est proche du point de solidification du bain métallique, le contrôle de la température de l'échangeur thermique s'avère problématique. Une température de surface trop élevée provoque une corrosion, alors qu'une température de surface trop faible entraine la solidification du métal fondu du bain sur les surfaces chaudes. La situation devient encore plus difficile s'il est nécessaire de contrôler l'effet de refroidissement de l'échangeur de chaleur par rapport au changement de charges du procédé, de manière que les températures de surface ne varient pas de façon appréciable. Dans une situation telle qu'exposé ci-dessus, et en supposas que la température de bain fondu doit être maintenue entre 350 et 600C, on peut utiliser, comme milieu de transfert frrmique, de l'eau, un liquide thermo-fluide, un sel fondu, ou un gaz. L'utilisation de 11 eau n'est pas recommandée, non seulement pour des raisons de sécurité, mais également parce que la tempéra ture de surface exige une température et une pression élevées, ce qui entraine la réalisation de dispositifs encombrants et motteux. L'utilisation d'un liquide thermo-fluide dans cette gamme de températures donne lieu à des problèmes d'impuretés.L'utilisation d'un sel fondu conduit à la réalisation d'un système complexe, étant donné que le bain métallique doit être déchargé du système de refroidissement, alors que le dispositif est en fonctionnement. Du gaz, tel que l'air, ne peut pas être utilisé à une pression normale en raison du faible coëfficient de transfert thermique de l'échangeur de chaleur, ce qui conduit à la réalisation d'un dispositif encombrant et à forte consommation d'énergie. Le procédé selon l'invention se propose de pallier les inconvénients des systèmes antérieurs. Ce procédé repose sur la caractéristique qui consiste à utiliser un gaz comprimé pour réaliser le refroidissement. Par conséquent, la résistance de couche limite, du côté du gaz de l'échangeur thermique, peut être contrôlée par contrôle de la pression du gaz, ce qui permet de contrôler les températures de surface des surfaces chaudes du dispositif de refroidissement, par contrôle du coefficient de transfert thermique du gaz sous pression.Le procédé selon l'invention apporte notamment les avantages suivants, par rapport aux techniques antérieures - la réalisation et le contrôle du dispositif sont bien plus simples - la pressurisation du gaz permet de réduire les dimensions de l'échangeur de chaleur qui est disposé dans le bain fondu;; - l'échangeur de chaleur peut être placé directement dans le bain métallique fondu, et il n'est pas nécessaire de prévoir un échangeur thermique séparé comportant des chambres et des tubes de circulation du gaz - la capacité de soufflerie nécessaire à la circulation du gaz de refroidissement est considérablement plus faible - étant donné que l'échangeur de chaleur peut être placé directement dans le bain métallique fondu, la circulation de ce bain peut être facileme nt réalisée à l'aide d'une pompe submergée ou d'n mélangeur à hélice, étant donné qu'il n'existe aucune exigence en matière de hauteur de charge - le contrôle du dispositif de refroidissement peut s'effectuer simplement en changeant la pression du gaz de refroidissement ou le débit massique ; et, - la solidification du métal fondu sur la surface du tube de transfert thermique peut être évitée en contrôlant la pression de gaz, et, par conséquent, en modifiant le coëfficient de transfert thermique interne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la Figure 1 représente, de façon schématique, un mode de réalisation préféré de l'invention; - la Figure 2 illustre de façon schématique un second exemple de réalisation de l'invention ; et, - la Figure 3 représente, toujours de façon schématique, un troisième exemple de réalisation de cette invention. En se référant aux dessins, et notamment à la Figure 1, on voit que celle-ci représente un dispositif pour la ru'se en oeuvre d'un procédé de revêtement de zinc bliaud, dans lequel une bande d'acier 1, provenant d'un fohr de traitement thermique à une températu7re de l'ordré de 750oCe pénètre dans une enceinte de revêtement de zinc fond:: z dans laquelle la température du bain métallique fondu 3 est Inaintenuea autant que possible, dans un domaine de températures compris entre 410 et 440 C. L'énergie calorique qui est apportée par la bande d'acier dans le bain 3 est évacuée de ce dernier à l'aide d'un échangeur thermique 4 qui est dispos dans le bain. L'agent de transfert thermique utilisé est un gaz comprimé, par exemple de l'air comprimé à une pression de préférence comprise entre 3 et 30 bars. La turbine 5 délivre le gaz à l'échangeur thermique 4 au travers d'une conduite 6.Le gaz qui est évacué de l'échangeur thermique 4 est amené à un second échangeur thermique 8, dans lequel il est refroidi par de l'eau, une conduite 7 assurant la communication entre les échangeurs thermiques 4 et 8. Le gaz évacué de l'échangeur thermique 8 est ramené à la turbine 5 à vitesse constante, par l'intermédiaire d'une conduite 9. Le débit de gaz peut être contrôlé par l'intermédiaire d'une valve 10. Un compresseur ou une turbine il est prévu pour délivrer un débit supplémentaire de gaz, par l'intermédiaire d'une conduite 12 à un circuit de refroidissement, constitué par la turbine 5, les échangeurs de chaleur 4 et 8, et les conduites 6, 7 et 9. Le gaz peut être évacué du circuit de refroidissement par l'intermédiaire d'une valve de réglage 13. On mesure la température du bain métallique fondu à l'aide d'un détecteur 14. Lorsque ce détecteur constate que la température du bain fondu atteint une valeur trop élevée un régulateur de température 15 actionne la valve 13, de manière à diminuer l'évacuation de gaz du système, ce qui augmente la pression, et, par conséquent, le coëfficient de transfert thermique interne de l'échangeur de chaleur 4 diminue. I1 en résulte que, dans ce cas, le refroidissement est contrôlé, par modification de la pression du gaz. Dans le système de refroidissement illustré à la Figure 2, le régulateur de température 15, relié au système de détection 14, contrôle le fonctionnement de la turbine 5, de manière à modifier sa vitesse due rotation en cas dé né cessité, et donc de modifier en conséquence le débit massique du gaz dans le circuit de refroidissement constitué par la turbine 5, les échangeurs de chaleur 4 et 8, et les conduites 6, 7 et 9. La modification du débit massique de gaz dans ce circuit de refroidissement provoque une modification de l'effet de refroidissement de l'échangeur thermique 4. La pression du gaz de refroidissement est maintenue constante à l'aide d'un régulateur de pression 16 et d'une valve de guidage 17, reliés au circuit d'air comprimé. Dans ie système de refroidissement illustré par la Figure 3, le régulateur de température 15 contrôle la valve de réglage 18 de l'eau de refroidissement, qui, dans l'échangeur 8, assure le refroidissement du gaz, de manière que l'effet de refroidissement de l'échangeur thermique soit modifié lorsqu'on le desire. La pression du circuit de refroidissement constitué par les éléments 4 à 9, et la vitesse de rotation de la turbine 5, sont maintenues constantes. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de refroidissement d'un bain métallique fondu à l'aide d'un échangeur thermique disposé dans le bain métallique, en utilisant un gaz comprimé comme moyen de transfert thermique, caractérise en ce que la la température de surface externe et/ou l'effet de refroidissement des conduites de l'échan- geur thermique sont contrôlés en réglant la résistance de couche limite interne des conduites 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que la sempéra- ture de surface etXou l'effet de refroidissement de l'échangeur thermique sont contrôlés en modifiant la pression du gaz. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tempéra- ture de surface etXou l'effet de refroidissement de l'échangeur thermique sont contrôlés pal modification du débit massique du gaz. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du ga est comprise entre 3 et 20 bars 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz utilise es de l'ail comprimé.