Brevet FR2636548A1 — publié le 19900323

Elément formant marbre de refroidissoir en matériau réfractaire La présente invention concerne essentiellement un élément formant marbre de refroidissoir en matériau réfractaire. On sait que les produits siderurgiques de petite section, plate ou circulaire, et Laminés à haute température, sont dirigés après leur derniere passe de laminage sur une aire de refroidissement appelée "refroidissoir", conçue de telle façon que leur descente en température s'effectue de façon progressive et dans un positionnement contrôle. On sait également qu'un refroidissoir est constitué le plus souvent de râteaux parallèles à crans. Le mouvement des rateaux est commandé par un dispositif à excentriques qui fait avancer les barres d'acier d'une Longueur égale à un cran à chaque tour des excentriques. Ce refroidissoir comprend les deux parties suivantes a) une zone de tête appelée "marbre" dont le but est de garantir par sa bonne horizontalité la rectitude des produits laminés de grande Longueur à Leur arrivée sur le refroidissoir (voir photo nO 1 montrant au premier plan le marbre). Le marbre est constitué de plaques de fonte, brutes de moulage ou usines, placées entre Les râteaux et dont la surface présente des crans successifs identiques à ceux des râteaux. Des ouvertures peuvent être pratiquees dans Les plaques pour en faciliter le refroidissement, ces ouvertures étant clairement visibles à La figure 1. Il est nécessaire que ces plaques de fonte soient correctement alignées Les unes par rapport aux autres pour assurer un soutien régulier des produits, sans tenue mécanique à haute témperature et éviter ainsi Leur deformation avant le passage des points de transformation ; b) une zone ajourée formée des seuLs râteaux et amenant les produits laminés à une température ta plus proche possible de La température ambiante (visibLe en arriere-plan à la figure 1). Le refroidissement sur le marbre s'effectue principa Lement par rayonnement, compte-tenu de la température élevée des produits en fin de Laminage. Ce refroidissement s'effectue égaLement par conduction avec le marbre. Des contacts préférentiels s'établissent alors entre les plaques de fonte constituant le marbre et les barres laminées facilement déformables à cette température. Un examen visuel et des mesures par lunettes infrarouges mettent en évidence des zones présentant entre elles des écarts de température de plusieurs dizaines de degrés comme clairement visible à la figure 2. Le refroidissement dans la deuxième zone du refroidissoir (ou zone ajourée formée des seuls rateaux) s'effectue par convection. Par ailleurs, la vitesse de refroidissement diminue grandement avec la température. On a pu constater que les contacts préférentiels sur le marbre réalisé en fonte entraînent des hétérogénéités de vitesse de refroidissement. Les différences de dureté qui en résultent sur les produits bruts de laminage sont d'autant plus accentuées - que la trempabilité de l'acier est plus élevée : celleci dépend de l'analyse chimique du produit laminé, - que la section du produit est plus petite : la vitesse de refroidissement est d'autant plus grande que cette section est plus petite et que la surface de contact est plus grande, - que les échanges avec L'ambiante sont accélérés : basse température extérieure, marbre froid, ventilation subie ou forcée. Les hétérogénéités de dureté entraient des difficultés dans ta mise en fabrication ultérieure des produits laminés en particulier : * au cours d'opérations de dressage des barres * au cours d'opérations d'usinage telles que la rectification, l'écroûtage et le galetage de ronds. Ces difficultés se traduisent par une chute de productivité des machines concernées, voire par la nécessité d'effectuer des traitements thermiques supplémentaires tels que des recuits pour écrêter Les pointes de dureté. Ces hétérogénéités de dureté peuvent également provoquer une détérioration de la qualité des produits laminés - dans les zones de contacts préférentiels, l'augmentation de la vitesse de refroidissement accentue les phénomenes de trempabilité différentielle à L'intérieur des barres et fait apparaître de façon parfois très aiguë, des bandes de dureté d'autant plus élevée que la trempabilité de la nuance sera plus forte ; - ces bandes dures peuvent faciliter la formation de défauts internes en particulier celle des flocons d'hydrogene. La présente invention a donc pour but de résoudre te nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant de réaliser des refroidissoirs assurant une homogénéité essentiellement parfaite des vitesses de refroidissement sur toute la dimension du refroidissoir. La présente invention a encore pour but de résoudre le nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution de refroidissoir limitant au maximum le refroidissement par conduction. Ces problèmes techniques sont résolus pour la première fois par la présente invention, d'une manière particulièrement simple, peu coûteuse, utilisable à l'échelle industrielle. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention fournit un élément formant marbre de refroidissoir, de préférence de produits Laminés à chaud, caractérisé en ce que ledit élément formant marbre est réalisé en un matériau à faible conductivité thermique, de préférence de type réfractaire. Selon un mode de réalisation avantageux, ce materiau à faible conductivité thermique est constitue par un béton. On peut utiliser en général tous les bétons classiques. Cependant, on préfère utiliser des betons de types alumineux ou silicoalumineux. Selon un autre mode de réalisation particulier de L'invention, le matériau précité à faible conductivité thermique est constitué par un matériau cramique. En général, on peut utiliser tous les matériaux céramiques classiques. Selon encore un autre mode de réalisation particulier de L'invention, les éléments formant marbre réalisés en matériau à faible conductivité thermique selon l'invention, sont supportés par un cadre de préférence métallique qui est disposé entre les râteaux du refroidissoir. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, lesdits éléments formant marbre présentent une surface crantée de même pas que les râteaux. Selon une autre mode de réalisation de l'invention, les éléments formant marbre comprennent une série de râteaux fixes, crantés, parallèles et rapprochés, offrant ainsi des points d'appui du produit laminé nombreux et de petite dimension. En outre, au moins certains de ces râteaux crantés peuvent être réalisés en acier, en particulier en acier de nuances ordinaires. L'invention permet ainsi d'assurer une homogénéité de vitesse de refroidissement sur le marbre du refroidissoir et de limiter au maximum le refroidissement par conduction. En outre, la modification d'un refroidissoir existant à partir des éléments formant marbre selon l'invention est extrêment aisée, peu coûteuse, n'entraîne pas de modifications fondamentales du refroidissoir et peut être réalisée sans immobilisation de l'installation. Le coût de la transformation est sans commune mesure avec celui d'une adaptation du refroidissoir réalisée dans le but de contrôler le cycle de refroidissement des produits qu'il reçoit. Egalement, l'invention permet de réaliser une bonne protection thermique des ensembles mécaniques situés au-dessous de la surface du refroidissoir. Par ailleurs, la protection thermique de la zone inférieure du refroidissoir, réalisée avec l'invention, permet d'envisager d'associer à la sole réfractaire une protection contre le rayonnement au-dessus- de la surface de cheminement des produits laminés. Un tel équipement permettrait de réduire localement ou sur une durée prolongée, la vitesse de refroidissement des barres et d'obtenir ainsi des maintiens dans certaines fourchettes de température. La présente invention est particulièrement adaptée aux produits longs de petite section car ils présentent les vitesses de refroidissement les plus élevées. L'invention est également applicable aux produits Longs de section plus importante dans ta mesure ou leur forte trempabilite Les rend plus sensibles aux effets de refroidissement préférentiel par conduction tels que les supports métalliques. La présente invention s'applique également aux produits ronds, aux petits produits plats, aux produits octogones, hexagones, aux profils divers. L'invention s'applique également particulièrement bien aux nuances d'aciers à ressorts, mais également à toutes nuances d'aciers alliés donnant des produits à trempabilité élevée, dans la mesure ou les phénomènes d'hétérogénéité de refroidissement sont succeptibles d'entraîner des différences de caractéristiques mécaniques ou métallurgiques des produits. La présente invention peut également être utilisée pour des produits non rectilignes, tels que le fil laminé en couronnes. L'invention peut également être utilisée pour les produits laminés de forte section -: billettes, blooms, tôles fortes, rails. La présente invention concerne aussi, selon un deuxième aspect, un refroidissoir, caractérisé en ce qu'il comprend au moins certains des éléments formant marbre selon l'invention, réalisés en matériau à faible conductivité thermique. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à La Lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une photo constituant une vue partielle d'un refroidissoir représentant en premier plan les el-ements en forme de plaques formant marbre et en arrière-plan les séries de rateaux crantés parallèles commandés par un dispositif à excentriques (non visible), supportant des barres d'acier de grande Longueur, - la figure 2 est une photo partielle de près des premières barres du refroidissoir permettant de visualiser des hétérogénéités de température, les parties plus froides étant plus sombres, en raison d'un refroidissement préférentiel par conduction avec les éléments formant marbre antérieurs réalisés en fonte - la figure 3 représente en perspective, schématiquement un élément formant marbre selon l'invention ; selon un premier mode de réalisation, - la figure 4 représente un élément formant marbre selon l'invention, selon un deuxième mode de réalisation, comprenant une série de râteaux fixes crantés, parallèles et rapprochés, - la figure 5 représente une courbe de filiation de dureté sur ronds de diamètre 11,30 mm, et de nuance 55 C3, en fonction de La nature du matériau utilisé pour réaliser l'élément formant marbre. En référence à la figure 3, on a représenté schématiquement un élément formant marbre de refroidissoir selon l'invention représenté par le numéro de référence général 10. Cet élément formant marbre 10 est caractérisé en ce qu'il est réalisé en matériau à faible conductivité thermique, de préférence du type réfractaire. Selon le mode de réalisation représenté à la figure 3, ce matériau à faible conductivité thermique est constitué par un béton coulé du type alumineux. Cet élément formant marbre peut avantageusement être supporté par un cadre 12 de préférence métallique de support disposé entre les râteaux du refroidissoir, afin de ne pas gêner les mouvements de ces râteaux. Selon une autre caractéristique particulière, cet élément formant marbre 10 est formé par une plaque ayant sa surface supérieure 14 crantée, présentant des crans 16, de même pas que les râteaux du refroidissoir. Cet élément formant marbre 10 peut également être réalisé en matériaux céramiques ou en tout produit coulé à faible conductivité thermique. En référence à la figure 4, on a représenté un second mode de réalisation d'un élément formant marbre selon L'invention représenté par Le numéro de référence général 20, qui est carac térise en ce qu'il comprend une série de râteaux crantés 22 disposés entre les râteaux classiques du refroidissoir, de manière à offrir des points d'appui du produit laminé nombreux et de petite dimension. Au moins certains de ces râteaux crantés constituant un élément formant marbre peuvent être réalisés en acier en nuances ordinaires. On peut également utiliser des nuances d'aciers réfractaires, pour leur conférer une faible conductivité thermique.En référence à la figure 5, il a été rapporté les résultats de dureté obtenue sur des ronds de diamètre 11,30 mm, en nuance 55 C3 avec les éléments formant marbre conformes aux figures 1 et 2 (en fonte de l'art antérieur) conformes à la figure 3 (en matériaux réfractaires selon l'invention), ou avec des lames en acier ordinaire (figure 4 selon l'invention). Il est immédiatement apparent à partir de la figure 5 que la réalisation des éléments formant marbre en matériau à faible conductivité thermique, par exemple en matériau réfractaire, permet d'obtenir des valeurs de dureté essentiellement constantes, ainsi que dans une moindre mesure avec des éléments formant marbre realisés par une série de râteaux crantés parallèles et rapprochés ou lames en acier. On comprend ainsi qu'il soit possible de réaliser un marbre de refroidissoir avec au moins certains des éléments en matériau réfractaire et au moins certains des éléments constitués par des lames en acier. On obtient ainsi tous les avantages techniques inattendus, déterminants précédemment énoncés. REVENDICATIONS 1. Elément formant marbre de refroidissoir, de préférence de produits laminés à chaud, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau à faible conductivité thermique, de préférence du type réfractaire. 2. Elément formant marbre selon la ' revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à faible conductivité thermique est constitué par un béton, en particulier un béton coulé du type a lumineux. 3. Elément formant marbre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau à faible conductivité thermique est un matériau céramique. 4. Elément formant marbre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est supporté par un cadre métallique disposé entre Les râteaux du refroidissoir. 5. Elément formant marbre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé sous forme d'une plaque présentant une surface crantée de même pas que les râteaux. 6. Elément formant marbre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une série de râteaux crantés, parallèles et rapprochés, en offrant ainsi des points d'appui du produit Laminé nombreux et de petite dimension. 7. Refroidissoir, caractérisé en ce qu'il comprend un marbre dont au moins certains des éléments sont constitués par un élément formant marbre selon L'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Refroidissoir selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'au moins certains des éléments formant marbre comprennent une série de râteaux crantés, parallèles et rapprochés réalisés en acier de nuances ordinaires.