Brevet FR2707272A1 — publié le 19950113

-1 - La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux rouleaux qui sont utilisés notamment dans les fours de traitement thermique pour la manutention de produit en particulier de produits métallurgiques et sidérurgiques, se déplaçant à l'intérieur de tels fours. On sait que lors du déplacement d'un produit, notamment métallurgique et sidérurgique à l'intérieur d'un four, ce produit doit être amené à un niveau de température déterminée, ce qui impose aux moyens de manutention et de convoyage du produit dans le four, d'être conçus et réalisés en fonction des conditions d'ambiance thermique définies pour le produit (température élevée en général) et également en fonction des caractéristiques du produit (notamment charge, nature, etc...). En outre, il est nécessaire que les moyens permettant d'assurer le déplacement du produit, par exemple métallurgique ou sidérurgique, à l'intérieur du four, soient réalisés de manière à permettre un déplacement de ce produit à des vitesses différentes, lentes ou élevées, ceci afin de tenir compte des impératifs industriels. Enfin, la durée de vie des moyens de manutention et de convoyage dans le four doit être suffisamment importante vis à vis des autres systèmes mécaniques mis en oeuvre dans le four, c'est-à-dire que les moyens de manutention doivent pouvoir maintenir, dans le temps, leur niveau de performance initial. Pour résoudre les problèmes ainsi posés et rappelés ci- dessus, la technique actuelle a développé deux solutions qui sont, soit adaptées aux produits lourds, mais qui n'autorisent pas de déplacement des produits à des vitesses élevées (ce type de solution est celui des longerons cavaleurs), soit dépourvues de limite sur le plan de la vitesse de déplacement des produits, mais dont les conceptions actuelles conviennent mal dans le cas de produits lourds (il s'agit des installations du type rouleaux). Dans cette dernière solution, les rouleaux de manutention et de convoyage doivent être conçus et réalisés de manière à -2 - assurer un bon guidage des produits tout au long du four et de façon que le marquage thermique des produits par les rouleaux soit le plus faible possible. Parmi les installations du type rouleaux, on connaît la technique des rouleaux classiques r6alis6s en acier réfractaire centrifug6. Ces rouleaux présentent l'inconv6nient d'être à la limite du possible pour des températures supérieures ou égales à 1.100 C; ce type de rouleau comprenant un tube central refroidi à l'eau exigeant une puissance de chauffage installée importante, en ce qui concerne le four, ceci afin de compenser les pertes calorifiques résultant du refroidissement des tubes des rouleaux. Parmi les installations de ce type, on connaît également des systèmes de manutention et de convoyage à rouleaux céramiques. Un tel système présente l'inconvénient d'être fragile vis-à-vis des chocs mécaniques. Enfin, un autre système connu consiste à prévoir un rouleau à double enveloppe. Cependant, ce système est de réalisation trop complexe. La présente titulaire a récemment développé un système de rouleaux refroidis qui est décrit notamment dans FR-A-2 632 286. Ce système consiste à réaliser les rouleaux de manutention à partir d'un arbre central refroidi par exemple par de l'eau, sur lequel sont montés des disques, séparés à l'aide d'un réfractaire isolant, ces disques disposés perpendiculairement à l'axe longitudinal du rouleau servant de support aux produits à manutentionner et à convoyer. Dans un tel système, l'isolation des rouleaux ainsi réalisés pose deux problèmes: - une faible tenue mécanique aux chocs ou accrochages avec les produits entraînant de nombreux incidents étant donné que la forme des produits est moins plane qu'on ne pouvait l'imaginer; - compte- tenu des températures de fonctionnement imposées, les isolants habituels qui sont montés sur pièce mobile, se -3 - d6sagrègent rapidement aux temp6ratures d'emploi, du fait des accélérations et d6c6élérations lors des d6placements des produits. Dans ces conditions, la dur6e de vie de cette isolation des rouleaux ne dépasse pas six mois, ce qui oblige l'exploitant, en le pénalisant, à pr6voir une maintenance très fréquente, fastidieuse et coûteuse. En fait, dans ce type d'isolation des rouleaux, c'est la mauvaise conductivité thermique de l'isolant qui minimise le flux échang6 entre l'ambiance du four et l'arbre refroidi du rouleau. L'invention se propose d'apporter un nouveau type de rouleau refroidi ne pr6sentant pas les inconv6nients rappelé6s ci-dessus des systèmes de manutention à rouleaux selon la technique ant6rieure. En conséquence, l'invention concerne des rouleaux refroidis pour la manutention et le convoyage de produits, et en particulier de produits m6tallurgiques et sidérurgiques, se d6plaçant à l'intérieur d'un four, chacun de ces rouleaux étant constitué d'un arbre central refroidi par de l'eau sur lequel sont montés des disques perpendiculairement audit arbre central, pour servir de support aux produits, caract6ris6s en ce que l'on dispose, autour dudit arbre central, un ou plusieurs 6crans assurant une isolation thermique, s'opposant aux transferts thermiques radiatifs entre l'atmosphère du four et l'arbre refroidi dudit rouleau. Selon une caract6ristique de l'invention, lesdits rouleaux assurant l'isolation thermique peuvent être de forme cylindrique, conique, tronconnique, ou de toute autre forme permettant d'éviter lesdits transferts thermiques radiatifs. Selon une caract6ristique de l'invention, les écrans thermiques sont r6alis6s suffisamment minces et conducteurs afin de pouvoir être considérés isothermes, assurant ainsi une isolation purement radiative. Selon une autre caractéristique de l'invention, les écrans thermiques sont réalisés de manière à assurer à la fois une -4 - isolation radiative et conductive, la nature et l'épaisseur desdits 6crans étant alors d6termin6es de manière à permettre l'6tablissement d'un gradient de température significatif en leur sein. D'autres caract6ristiques et avantages de la pr6sente invention ressortiront de la description faite ci-après en réf6rence aux dessins annex6s qui en illustrent un exemple de r6alisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins: - La figure 1 est une vue sch6matique en coupe axiale d'un rouleau refroidi perfectionn6 selon la pr6sente invention, et - La figure 2 est une vue sch6matique en perspective représentant le rouleau de la figure 1. En se r6f6rant aux dessins, on voit que chaque rouleau du système de manutention et de convoyage des produits, par exemple m6tallurgiques et sidérurgiques à l'intérieur du four comporte un arbre tubulaire central 10 refroidi par exemple à l'eau, sur lequel sont r6partis, selon des intervalles prédéterminés, des disques 12, disposés perpendiculairement à l'arbre central. Ces disques servent de support aux produits sidérurgiques. Selon la pr6sente invention, on minimise le flux échangé entre l'ambiance du four et l'arbre 10 refroidi du rouleau, par un ou plusieurs 6crans, qui dans cet exemple de réalisation non limitatif sont réalisés sous la forme d'écrans thermiques cylindriques 14, et dispos6s autour de l'arbre refroidi 10. Ainsi qu'on l'a d6jà pr6cisé, ces écrans thermiques 14 peuvent pr6senter toute autre forme appropriée telle que par exemple conique, tronconnique, etc. Selon l'invention, lesdits 6crans peuvent être réalis6s en un m6tal ou alliage ou en tout autre matériau résistant suffisamment aux chocs. On obtient ainsi une excellente isolation des rouleaux. Selon l'invention, on peut obtenir: -soit une isolation purement radiative, en réalisant les 6crans 14 suffisamment minces et conducteurs de manière qu'ils -5 - puissent être considérés isothermes; - soit une isolation à la fois radiative, obtenue de la manière spécifiée ci-dessus, et conductive, la nature et l'épaisseur des écrans 14 étant alors déterminées de manière à obtenir en leur sein l'établissement d'un gradient de température significatif. Dans ce cas, les écrans peuvent être constitués de plusieurs couches de matériaux différents: métaux, alliages, matériaux composites, structures en nids d'abeille, etc... Les rouleaux refroidis ainsi perfectionnés selon l'invention permettent d'obtenir des isolations qui présentent une bonne tenue mécanique vis-à-vis des chocs avec les produits manipulés, combinée à une tenue dans le temps qui est considérablement accrue par rapport aux rouleaux selon la technique antérieure. On augmente ainsi la fiabilité des systèmes de manutention comportant de tels rouleaux, ce qui permet d'en réduire la maintenance à un minimum. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et/ou représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. -6 - REVENDICATIONS 1 - Rouleaux refroidis pour la manutention et le convoyage de produits, notamment de produits métallurgiques et sidérurgiques se déplaçant à l'intérieur d'un four, chacun de ces rouleaux étant constitué d'un arbre central refroidi par de l'eau sur lequel sont montés des disques perpendiculairement audit arbre central, pour servir de support aux produits sidérurgiques, caractérisés en ce que l'on dispose, autour dudit arbre central (10), un ou plusieurs écrans (14) assurant une isolation thermique, s'opposant aux transferts thermiques radiatifs entre l'atmosphère du four et l'arbre refroidi dudit rouleau. 2 - Rouleaux refroidis selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits écrans sont de forme cylindrique, conique, ou tronconnique. 3 - Rouleaux refroidis selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisés en ce que les écrans thermiques (14) sont réalisés suffisamment minces et conducteurs afin de pouvoir être considérés isothermes, assurant ainsi une isolation purement radiative. 4 - Rouleaux refroidis selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisés en ce que les écrans thermiques (14) sont réalisés de manière à assurer à la fois une isolation radiative et conductive, la nature et l'épaisseur desdits écrans étant alors déterminées de façon à permettre l'établissement d'un gradient de température significatif en leur sein. - Rouleaux refroidis selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisés en ce que lesdits écrans thermiques sont réalisés en métaux ou alliages. -7 - 6 - Rouleaux refroidis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caract6ris6s en ce que lesdits 6crans thermiques sont r6alisés en mat6riaux composites. 7 - Rouleaux refroidis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisés en ce que lesdits 6crans thermiques sont réalis6s à l'aide de structures en nids d'abeilles. 8 - Rouleaux refroidis selon les revendications 1 et 4 caractéris6s en ce que lesdits 6crans sont constitu6s de plusieurs couches de mat6riaux diff6rents tels que notamment: métaux, alliages, matériaux composites, structures en nids d'abeilles.