Brevet FR2672378A1 — publié le 19920807

La présente invention a pour objet des perfectionnements apportés aux fours à rouleaux pour le réchauffage de produits sidérurgiques. La présente titulaire a déposé, notamment en France, un certain nombre de brevets concernant des fours à rouleaux pour le réchauffage de produits sidérurgiques et, plus particulièrement, des nouveaux types de rouleaux mis en oeuvre dans ces fours, des installations de stockage de produits dans de tels fours etc... En ce qui concerne les fours à rouleaux, un certain nombre de problèmes restent à résoudre, notamment en ce qui concerne la mise en oeuvre de tels fours pour le réchauffage de produits sidérurgiques de grande largeur et de forte épaisseur, l'enfournement de produits provenant de deux lignes de coulée continue parallèles ou d'une ligne de coulée continue unique fractionnée en deux files parallèles. La présente invention se propose d'apporter une solution aux problèmes ainsi posés. A cet effet, la présente invention concerne un four à rouleaux pour le réchauffage de produits sidérurgiques, au travers duquel les produits sont déplacés sur des rouleaux entraînées en rotation et montés sur des paliers à ltextérieur du four, caractérisé en ce que ces rouleaux sont également supportés sur un ou plusieurs paliers situés à l'intérieur du four et qui constituent un ou plusieurs appuis intermédiaires pour les rouleaux, ces appuis intermédiaires étant montés sur des supports ponctuels. Selon la présente invention, les appuis intermédiaires peuvent être alignés sur toute la longueur du four ou bien ils peuvent être décalés de manière à faciliter le supportage du produit ou à limiter l'influence par exemple thermique des appuis. Selon l'invention, le rouleau est réalisé en une seule partie et il repose sur un ou plusieurs appuis intermédiaires, ce qui permet de réchauffer dans le four des produits de grandes dimensions et/ou de poids importants. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les rouleaux peuvent être réalisés en deux parties reposant sur un appui intermédiaire central et, dans ce cas, l'axe du rouleau peut être interrompu au niveau de l'appui intermédiaire, afin d'obtenir deux demi-rouleaux qui sont équipés chacun d'une motorisation indépendante, ce qui permet de convoyer simultanément dans le four des produits sidérurgiques, soit à la même vitesse, soit à des vitesses différentes, soit même en sens opposés. L'invention vise également des modes de réalisation du palier intermédiaire. Selon un premier exemple de réalisation, le rouleau repose, par l'intermédiaire d'un tourillon, sur un palier qui est supporté par une colonne constituée, de préférence, par un tube refroidi par circulation d'eau, ce tube étant soudé sur le palier, afin d'assurer le refroidissement de ce dernier. On prévoit un calorifugeage du palier et de son support. Selon un second exemple de réalisation, appliqué plus particulièrement à des rouleaux en deux parties, les deux demirouleaux indépendants reposent sur un palier intermédiaire qui est évidé de façon à y ménager une chambre, dans laquelle circule un liquide de refroidissement. Les tubes d'alimentation en liquide de refroidissement peuvent servir de supports au palier ou être nonporteurs. L'ensemble des tubes supports et du palier est, de préférence, calorifugé. Afin d'améliorer le refroidissement au niveau du contact pièce fixe/pièce tournante, l'arbre de rotation de chaque demi-rouleau peut être refroidi. Selon une variante de ce second exemple de réalisation, les deux demi-rouleaux reposent sur un demi-palier inférieur qui est refroidi par un fluide circulant dans une chambre qui est ménagée dans l'évidement prévu dans ce demi-palier, l'alimentation en fluide de refroidissement étant réalisée à l'aide de tubes calorifugés pouvant éventuellement servir de supports à ce demi-palier. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, qui en illustrent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la figure 1 est une vue en coupe verticale, perpendiculaire à son axe, d'un four à rouleaux muni des perfectionnements objets de la présente invention - la figure 2 est une vue partielle similaire à la figure 1 illustrant le mode de réalisation de l'invention, appliqué à un rouleau en deux parties, munies d'un axe de rotation unique - la figure 3 est une vue partielle similaire à la figure 1 illustrant un autre mode de réalisation de l'invention qui est appliqué à un rouleau en deux parties dont l'axe est interrompu au niveau de son appui intermédiaire - les figures 4 et 5 sont respectivement des vues en élévation latérale et en élévation frontale, en coupe verticale partielle, représentant un premier exemple de réalisation d'un appui intermédiaire pour des rouleaux en deux parties à axe de rotation unique - les figures 6 et 7 sont des vues similaires aux figures 4 et 5 et elles représentent un second exemple de réalisation d'un appui intermédiaire pour deux demi-rouleaux indépendants et - les figures 8 et 9 sont des vues similaires aux figures 6 et 7 illustrant une variante de ce second exemple de réalisation de l'invention. On se réfère en premier lieu à la figure 1, sur laquelle on a représenté de façon schématique un four 10 qui est équipé de brûleurs (non représentés) pouvant être placés en voûte ou sur les parois latérales du four, soit en partie inférieure, soit en partie supérieure. A l'intérieur de ce four, sont disposés des rouleaux, tels que 12, 12' qui, dans cet exemple de réalisation, sont montés sur un arbre de rotation unique 15 et qui permettent d'assurer le transport des produits sidérurgiques qui sont réchauffés dans l'enceinte du four 10.Les extrémités de l'arbre de rotation 15 des rouleaux 12, 12' sont montées respectivement sur des paliers 14, 14', à l'extérieur du four et cet arbre peut être entraîné en rotation par un ou deux moto-réducteurs électriques ou hydrauliques, par attaque directe ou par l'intermédiaire de tout système de transmission approprié, par exemple un mécanisme à chalandes. On peut prévoir un refroidissement de l'arbre 15 des rouleaux 12, 12' ou de la totalité de ces rouleaux. Selon la présente invention, on prévoit un ou plusieurs paliers tels que 16, situés à l'intérieur du four et qui constituent un ou plusieurs appuis intermédiaires pour le système de rouleaux 12, 12'. Ces appuis intermédiaires sont montés sur des supports ponctuels et ils peuvent être alignés sur toute la longueur du four (en les montant par exemple sur une paroi) ou bien ils peuvent être décalés, ce qui permet de faciliter le supportage des produits sidérurgiques déplacés dans le four par l'intermédiaire de ces rouleaux ou de limiter l'influence, thermique par exemple, des appuis intermédiaires. Les perfectionnements objets de l'invention peuvent, bien entendu, s'appliquer à un rouleau en une ou deux parties. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 2, le rouleau est en deux parties 12, 12', montées sur un arbre de rotation unique 15, cet arbre reposant sur au moins un appui intermédiaire 16. Ainsi, ce ou ces appuis intermédiaires, tels que 16, renforcent considérablement la résistance du rouleau et ils en limitent les déformations. Cette disposition permet de réchauffer dans un four des produits 18 de grandes dimensions et/ou de poids importants. Par ailleurs, étant donné que les appuis intermédiaires tels que 16 limitent la déformation du rouleau, on améliore le guidage du produit 18 lors de son déplacement à l'intérieur du four. Par conséquent, la faible dérive de ce produit, lors de ses déplacements, permet de réduire le jeu J entre le bord de ce produit et la paroi du four en regard de ce bord, ce qui permet de réaliser des fours plus étroits et donc de construction et d'exploitation plus économiques. En outre, la réduction de la dérive des produits, lors de leurs déplacements dans le four, permet de construire en toute sécurité des fours de plus grande longueur, donc de les adapter à tous les types de produits, ainsi qu'à toutes les configurations possibles de lignes de production. Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 3, les rouleaux sont réalisés en deux parties indépendantes 20, 20' et l'arbre du rouleau est interrompu au niveau de l'appui intermédiaire 16. On obtient ainsi deux rouleaux indépendants pouvant être équipés chacun d'une motorisation indépendante entraînant, de de façon séparée leurs arbres de rotation respectifs 22, 22'. La séparation du rouleau peut être réalisée au centre du rouleau, comme illustré par la figure 3, mais on peut également réaliser cette séparation à n importe quel endroit en fonction des caractéristiques des produits 18, 18', 18" à convoyer ou de la zone du four et de la fonction à y réaliser. Dans cet exemple de réalisation de l'invention, on conserve tous les avantages du rouleau en une seule partie, décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 2, avec en plus toutes les possibilités qui sont offertes par une motorisation séparée des axes de rotation 22, 22' des deux demi-rouleaux 20, 20'. La motorisation indépendante de ces deux demi-rouleaux permet, outre le convoyage de produits larges et lourds, un chargement indépendant de deux produits 18', 18" placés côte-à-côte, respectivement sur les demi-rouleaux 20, 20'. Ces produits peuvent provenir d'un stock de produits froids, de deux lignes de coulée continue indépendantes, fonctionnant simultanément, ou d'une seule ligne de coulée continue produisant deux files de produits.Ces produits peuvent être alors convoyés, simultanément, soit à la même vitesse, soit à des vitesses différentes, voire même des vitesses de sens opposés, dans le cas d'un va-et-vient. Une telle possibilité permet par exemple d'évacuer un produit à laminer hors du four, alors que le produit de l'autre file est maintenu en température à l'intérieur du four. On décrira maintenant divers exemples de réalisation, non limitatifs, du ou des appuis intermédiaires désignés d'une façon générale par la référence 16 sur les figures 1 à 3 qui viennent d'être décrites. Bien entendu, ces exemples ont un caractère non limitatif et ils peuvent être mis en oeuvre pour résoudre le problème de l'appui 16 à l'intérieur du four. Les mêmes principes peuvent être utilisés pour un appui simple ou dans le cas où le rouleau est séparé en au moins deux parties. On se réfère tout d'abord aux figures 4 et 5. Sur ces figures, le rouleau est en deux parties 12, 12' comportant un axe de rotation unique 15 qui repose dans le four sur un appui intermédiaire désigné dans son ensemble par la référence 16 et que l'on décrira maintenant en détail. L'arbre 15 tourillonne dans un palier 24 qui est supporté par une colonne 26 qui, dans cet exemple de réalisation, est réalisée sous la forme d'un tube refroidi par une arrivée d'eau axiale 28. Ce tube 26 est soudé sur le palier 24 et il assure ainsi le refroidissement de ce dernier. Le support 26 est pourvu d'un calorifugeage 30 qui peut être constitué d'un garnissage isolant fibreux ou de béton réfractaire. Ainsi qu'on le voit clairement sur les figures 4 et 5, ce garnissage 30 assure également le calorifugeage de la partie supérieure du palier 24 de manière à ne pas refroidir le produit qui est déposé sur les rouleaux 12, 12'. Le contact entre la partie fixe et la partie tournante peut s'effectuer directement en choisissant par exemple un couple acier/fonte ou par interposition d'une bague anti-friction en bronze ou en un matériau résistant à des températures plus élevées. Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 6 et 7, le palier intermédiaire est pourvu de moyens de refroidissement et cet exemple s'applique plus particulièrement à des demi-rouleaux 20, 20', munis chacun d'un arbre de rotation indépendant 22, 22'. Les deux demi-rouleaux indépendants 20, 20' reposent sur l'appui intermédiaire désigné dans son ensemble par la référence 16. Cet appui intermédiaire est réalisé sous la forme d'un palier 32, dans lequel tourillonnent les extrémités des arbres 22, 22'. Ce palier est évidé de façon à y ménager une chambre 34 dans laquelle circule un fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, qui est amené par l'intermédiaire d'un tube d'alimentation 36 et qui est évacué par un tube 36'. Comme on le comprend, la chambre d'eau 34 entoure la portée des arbres 22, 22' des demi-rouleaux et elle en assure le refroidissement. Selon la présente invention, les tubes 36 et 36' qui assurent la circulation de l'eau peuvent servir de supports au palier 32 ou bien ils peuvent être non-porteurs. Dans ce cas, le palier est supporté par une structure indépendante pouvant être réalisée soit en acier, soit un matériau réfractaire.L'ensemble des tubes 36, 36' et du palier 32 est calorifugé à l'aide d'un garnissage 38, similaire au garnissage 30 décrit ci-dessus, en référence aux figures 4 et 5. I1 peut donc s'agir d'un garnissage à base de matériaux fibreux ou de béton réfractaire. Afin d'améliorer le refroidissement au niveau du contact pièce fixe/pièce tournante, les arbres de rotation 22, 22' des deux demi rouleaux peuvent être également refroidis à l'aide d'une circulation de fluide de refroidissement délivré par l'intermédiaire d'un tube, tel que le tube d'alimentation 40, représenté sur la figure 6 et qui est positionné axialement à l'intérieur de l'arbre 22. Le contact entre pièce fixe/pièce tournante peut être obtenu de façon directe par exemple en choisissant un couple acier/fonte ou par l'interposition d'une bague anti-friction pouvant être réalisée en bronze ou en un matériau résistant aux températures élevées. Sur les figures 6 et 7, cette bague anti-friction a été représentée en 42. L'exemple de réalisation de l'appui intermédiaire selon la présente invention illustré par les figures 8 et 9 constitue une variante de celui décrit ci-dessus, en référence aux figures 6 et 7. Dans cette variante, la partie supérieure du palier 32 a été supprimée. Les arbres de rotation 22, 22' des deux demi-rouleaux 20, 20' reposent sur un demi-palier inférieur 32' qui est évidé de manière à y ménager une chambre 34' dans laquelle circule un fluide de refroidissement par exemple de l'eau. Comme dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en référence aux figures 6 et 7, ce fluide de refroidissement est amené dans la chambre 34' par 1 intermédiaire d'un tube d'alimentation 36 et il est évacué à l'aide d'un tube 36'. Ainsi, le demi-palier 32' est refroidi par le fluide circulant dans le tube 36, la chambre 34 et le tube 36'. Les tubes 36 et 36' ainsi que le demi-palier 32' sont calorifugés par un garnissage 38 en matériau fibreux ou en béton réfractaire, ce garnissage isolant étant prolongé au-dessus du palier 32', ainsi qu'on le voit clairement sur les figures 8 et 9, ce qui assure la protection du palier, limite les pertes thermiques et empêche le rayonnement direct de la voûte du four d'atteindre les arbres de rotation 22, 22' des demi-rouleaux 20, 20'. On notera que la variante décrite ci-dessus, en référence aux figures 8 et 9, peut également s'appliquer à un rouleau en une seule partie. Parmi les avantages apportés par les perfectionnements selon 1 invention, on peut citer notamment les suivants: - possibilité de convoyer dans un four à rouleaux des produits sidérurgiques de grandes dimensions et/ou de poids importants - possibilité de convoyer individuellement deux produits issus de deux lignes de coulée continue parallèles et fonctionnant simultanément ou d'une ligne de coulée continue unique produisant deux files de produits en coulée de type multibrins - possibilité de convoyer à des vitesses différentes des produits enfournés simultanément - possibilité de déplacer dans le four des produits selon des sens opposés de circulation, ce qui permet d'évacuer un produit hors du four alors que le produit de l'autre file est maintenu en température dans le four et - possibilité de séparer à l'intérieur d'un four à rouleaux deux produits convoyés côte-à-côte. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et/ou représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Four à rouleaux pour le réchauffage de produits sidérurgiques au travers duquel les produits sont déplacés sur des rouleaux (12, 12' ; 20, 22') entraînés en rotation et montés sur des paliers à l'extérieur du four, caractérisé en ce que ces rouleaux (12, 12' ; 20, 22') sont également supportés sur un ou plusieurs paliers (16) situés à l'intérieur du four et qui constituent un ou plusieurs appuis intermédiaires pour les rouleaux, ces appuis intermédiaires étant montés sur des supports ponctuels. 2. Four à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que les appuis intermédiaires (16) sont alignés sur toute la longueur du four (10). 3. Four à rouleaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que les appuis intermédiaires (16) sont décalés de manière à faciliter le supportage du produit ou à limiter l'influence, notamment thermique des appuis. 4. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque rouleau est réalisé en une seule partie et il repose sur un ou plusieurs appuis intermédiaires (160. 5. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les rouleaux sont réalisés en deux parties reposant sur un appui intermédiaire central (16). 6. Four à rouleaux selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe du rouleau est interrompu au niveau de l'appui intermédiaire (16) afin d'obtenir deux demi-rouleaux (20, 20') qui sont équipés chacun d'une motorisation indépendante. 7. Four à rouleaux selon la revendication 6, caractérisé en ce que la séparation de l'axe du rouleau est effectuée soit au centre de ce dernier, soit en tout emplacement de cet axe, en fonction des caractéristiques des produits à convoyer ou de la zone du four et de la fonction à y réaliser. 8. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rouleau (12, 12') repose, par 1 intermédiaire d'un tourillon, sur un palier (24) qui est supporté par une colonne (26) pouvant être constituée par un tube refroidi par circulation d'eau, ce tube étant soudé sur le palier afin d'assurer le refroidissement de ce dernier. 9. Four à rouleaux selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on prévoit un calorifugeage (30) du palier (24) et de son support (26), ce calorifugeage étant constitué d'un matériau isolant et/ou réfractaire. 10. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque rouleau est réalisé en deux parties (20, 20'), de manière à obtenir deux demi-rouleaux indépendants qui reposent sur un palier intermédiaire (32) qui est évidé de façon à y ménager une chambre (34) dans laquelle circule un liquide de refroidissement. 11. Four à rouleaux selon la revendication 10, caractérisé en ce que la circulation du liquide de refroidissement est assurée par des tubes (36, 36') qui peuvent servir de supports au palier (32)ou être non-porteurs. 12. Four à rouleaux selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l'ensemble des tubes (36, 36') et du palier est calorifugé à l'aide d'un matériau isolant et/ou réfractaire (38). 13. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que, afin d'améliorer le refroidissement au niveau du contact pièce fixe/pièce tournante, l'arbre de rotation (22, 22') de chaque demi-rouleau (20, 20') est refroidi par circulation d'un fluide de refroidissement. 14. Four à rouleaux selon la revendication 13, caractérisé en ce que le refroidissement de l'arbre de rotation de chaque demirouleau est obtenu à l'aide d'un tube intérieur (40) d'arrivée d'un fluide de refroidissement. 15. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux demi-rouleaux (20, 20') reposent sur un demi-palier inférieur (32') qui est refroidi par un fluide circulant dans une chambre (34') qui est ménagée dans un évidement prévu dans ce demi-palier, l'alimentation en fluide de refroidissement étant réalisée à l'aide de tubes calorifugés (36, 36') pouvant éventuellement servir de supports à ce demi-palier, le calorifugeage, réalisé notamment en matériau isolant et/ou réfractaire se prolongeant au-dessus du palier (32'). 16. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact entre pièce fixe/pièce tournante s'effectue directement en choisissant un couple acier/fonte. 17. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le contact entre pièce fixe/pièce tournante s'effectue à l'aide d'une bague anti-friction (42) pouvant être réalisée en bronze ou un matériau résistant aux températures élevées. 18. Four à rouleaux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit palier intermédiaire (16) est calorifugé à l'aide d'un matériau isolant fibreux ou d'un béton réfractaire.