Brevet FR2796139A1 — publié le 20010112

1i 2796139 La présente invention concerne un procédé et un dispositif destinés à supprimer les vibrations des bandes en déplacement continu dans les zones d'une ligne de traitement thermique ou de revêtement o est mis en oeuvre le soufflage d'un gaz sur une bande défilant en continu. L'invention s'applique tout particulièrement, sans cependant être limité à cette application aux dispositifs de refroidissement par soufflage de gaz par jets équipant des lignes de traitement thermique ou de revêtement en continu de bandes métalliques. Afin de bien faire comprendre le domaine technique auquel s'applique la présente invention, on se réfère en premier lieu à la figure 1 des dessins annexés qui représente en perspective et de façon schématique, une zone de refroidissement rapide 2 par soufflage de gaz par jets, selon l'état antérieur de la technique, qui est traversée par une bande métallique 1 en passant sur des rouleaux 3 et 12. Lors de la traversée de la zone de refroidissement 2 la bande 1 est exposée aux jets de gaz de refroidissement soufflés par l'intermédiaire d'une pluralité de paires de caissons tels que 4 et 5, chaque caisson étant positionné de part et d'autre de la bande 1. Les caissons de refroidissement 4 et 5 présentent une longueur limitée afin de permettre l'implantation d'un ou d'une paire de rouleaux stabilisateurs tels que 9 et 10, placés entre deux caissons consécutifs comme on le voit clairement sur la figure 1 et qui sont destinés à guider et stabiliser la bande et en particulier à limiter les vibrations de cette dernière sous l'action des jets de refroidissement. Les caissons de soufflage 4 et 5 peuvent être fractionnés transversalement en plusieurs caissons tels que 6, 7 et 8 munis de moyens d'alimentation de gaz indépendants 13, 14, 15 et dont les caractéristiques d'alimentation en débit et/ou en pression peuvent être réglées en fonction du niveau de refroidissement devant être obtenu sur la bande. Il existe divers modes de réalisation des moyens permettant de souffler le gaz de refroidissement sur la bande. US-B-3 068 586 décrit un certain nombre d'exemples de réalisation de ces moyens de soufflage. La figure 2 des dessins annexés représente en perspective et de façon schématique un caisson de refroidissement de type connu 4, pourvu de trous de soufflage 16 2 2796139 dont le diamètre et la maille sont adaptés au niveau de refroidissement recherché. La figure 3 est une représentation similaire à la figure 2 mais dans laquelle le caisson de refroidissement 4 de type connu est pourvu de buses de soufflage cylindriques 17 qui sont disposées suivant une maille rectangulaire ou en losange sur toute la surface du caisson 4. Enfin, la figure 4 représente en une vue similaire aux figures 2 et 3 une variante connue d'un caisson de soufflage 4 qui est muni de buses de soufflage en forme de fentes 18 disposées sur toute la largeur du caisson. Le gaz de refroidissement qui est soufflé sur la bande par les trous 16, les buses 17 ou les buses 18 est canalisé transversalement sur toute la largeur du caisson, entre celui-ci et la bande, de manière à pouvoir être recyclé par des gaines qui sont situées à l'extérieur de la zone de refroidissement 2. Les moyens assurant ces fonctions sont bien connus de l'homme de l'art et ils n'ont pas été représentés sur la figure 1. L'augmentation des performances des lignes de traitement thermique en continu des bandes métalliques, ainsi que la recherche de pentes de refroidissement plus importantes ont nécessité le rapprochement des trous 16 ou des buses 17 ou 18 de la bande 1 ainsi que la mise en oeuvre de débits et/ou de pression de soufflage de gaz de refroidissement de plus en plus importants. Cette évolution entraîne l'apparition d'un nouveau problème dans ce type de zone de refroidissement, à savoir la vibration de la bande entre les caissons de refroidissement, ce phénomène de vibration étant limité ou inconnu dans les équipements réalisés selon l'état antérieur de la technique. Sur la figure 5 des dessins annexés on a représenté en coupe dans un plan horizontal des caissons de soufflage 4 et 5. Pour une situation stable théorique, la distance entre la bande et les caissons 4 et 5 est égale à la distance désignée par la référence a, les débits de soufflage dans les caissons 4 et 5 désignés par Vn et Vs sont égaux. Après soufflage sur la bande, les reprises de gaz s'effectuent suivant Vnl et Vn2 ainsi que selon Vsl et Vs2. Cet équilibre est caractérisé par Vnl = Vn2 et Vsl = Vs2. Sur la figure 6 des dessins annexés, on a représenté une bande présentant une répartition hétérogène de tension sur sa largeur plus importante au centre de la bande que sur les rives, dont l'origine peut être le 3 2796139 laminage, le profil des rouleaux ou le chauffage ou le refroidissement hétérogène ou tout autre. Dans cette configuration, la tension de bande se concentre dans sa partie centrale, les bords de la bande plus longs sont moins tendus. Cette différence de tension de bords " mous " peut provoquer la variation de la distance entre les rives de la bande 1 et les caissons 4 et 5, selon b et c, ce qui entraîne la variation des débits V'sl, V's2, V'il et V'i2. Dans cet exemple, V'nl est plus petit que V'n2 et V'sl est plus grand que V's2. Sous cette action, la bande se déplace jusqu'à une position maximale pour laquelle la pression côté b augmente et la pression côté c diminue, et le mouvement opposé s'amorçe. Ce phénomène créé la vibration de torsion de la bande, symétrique ou non, qui peut être représentée selon la figure 7 qui illustre cette vibration entre deux rouleaux consécutifs. Cette vibration dans les zones de soufflage a forts débits peut atteindre des valeurs d'amplitudes telles qu'elles puissent provoquer un contact entre les trous 16, les buses 17 ou 18 et la bande, ce qui entraîne bien entendu, l'apparition de défauts de surface sur la bande 1 dégradant ainsi le produit obtenu. En outre, les vibrations de la bande peuvent être telles qu'elles entraînent la dégradation des caissons de refroidissement et de leurs trous ou buses de soufflage. Afin de résoudre ce problème on a tenté, dans la technique antérieure, de limiter les vibrations par une réduction de la longueur des caissons de soufflage ceci afin de rapprocher les rouleaux stabilisateurs 9 et 10 (figure 1). Cependant, cette technique limite la longueur utile de soufflage et donc l'efficacité du refroidissement de la zone. Une autre tentative pour résoudre ce problème a consisté à augmenter fortement la tension de la bande, mais cette solution n'est possible que pour les épaisseurs les plus importantes de bandes, elle ne peut être utilisée pour les bandes à haute température, les bandes les plus fines, les largeurs importantes ou en raison des caractéristiques de résistance mécanique des aciers traités constituant les bandes. La solution généralement adoptée dans l'état antérieur de la technique, pour supprimer ou à tout le moins réduire la vibration de la bande consiste à augmenter la distance entre les trous 16 ou les buses 17 ou 18 et la bande 1 ou à limiter la pression de soufflage dans les caissons, ce qui entraîne une 4 2796139 limitation de l'efficacité du refroidissement se traduisant par une réduction de la production de la ligne dans une proportion qui peut atteindre 40% de la production nominale. Par ailleurs, les défauts de laminage des bandes à traiter, en particulier les bords longs augmentent les risques de mise en vibration d'une bande exposée à un régime de recyclage des gaz soufflés sur la bande instable. En outre, I'évolution des nuances d'acier actuellement traités impose des pentes de refroidissement de plus en plus rapides à partir de températures de plus en plus élevées, avec des tensions de bandes faibles, ce qui généralise l'apparition de la vibration de torsion de la bande. La présente invention s'est donc fixé pour objectif de résoudre le problème exposé ci-dessus, c'est-à-dire de supprimer les vibrations de la bande dans les zones de refroidissement, en améliorant la reprise des gaz de refroidissement entre la bande et le caisson de soufflage et en imposant une position fixe à la bande. En conséquence, cette invention vise en premier lieu un procédé permettant de supprimer les vibrations des bandes en déplacement continu dans les zones d'une ligne de traitement thermique ou de revêtement o est mis en oeuvre le soufflage d'un gaz sur une bande défilant en continu notamment dans des dispositifs de refroidissement par soufflage de gaz par jets équipant des lignes de traitement thermique ou de revêtement en continu de bandes métalliques caractérisé en ce qu'il consiste à ajuster la pression et/ou le débit du gaz de refroidissement à une valeur plus faible que la valeur nominale dans une zone située sur une rive de la bande, sur une face de celle- ci et à une valeur plus faible que la valeur nominale, sur la rive opposée, située de l'autre côté de la bande. L'invention vise également un dispositif destiné à supprimer les vibrations des bandes en déplacement continu dans les zones de refroidissement par soufflage de gaz par jets équipant des lignes de traitement thermique en continu de bandes métalliques, ce dispositif mettant en oeuvre le procédé tel que défini ci-dessus et étant caractérisé en ce qu'il comporte des caissons de soufflage comportant des moyens permettant d'ajuster la pression et/ou le débit du gaz de refroidissement à une valeur plus faible que la valeur 2796139 nominale dans une zone située sur une rive de la bande dans le caisson situé sur une face de la bande et à une valeur plus faible que la valeur nominale sur la rive opposée, sur le caisson situé de l'autre côté de la bande. D'autres caractéristiques et avantages de la présente ressortiront de la lecture de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés. Sur les dessins: - La figure 8 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation de l'invention et, - La figure 9 est une vue schématique partielle d'un mode de réalisation selon l'invention d'un caisson de refroidissement et de ses buses de soufflage. On se réfère en premier lieu a la figure 8 qui représente de façon très schématique en coupe par un plan horizontal deux caissons de soufflage 8 et 21 disposés de part et d'autre de la bande 1 en déplacement continu. Sur cette figure on voit que chaque caisson est divisé en plusieurs caissons élémentaires. Ainsi, le caisson 8 est fractionné en trois caissons 8, 7 et 6 chacun alimenté individuellement en gaz de soufflage en 13, 15 et 14. Selon la présente invention, chacune des alimentations des caissons est munie de moyens de réglage du débit et/ou de la pression d'alimentation du caisson correspondant. Ces moyens sont réalisés et mis en oeuvre de façon à obtenir un soufflage dissymétrique droite/gauche de la bande 1, telle que représenté sur la figure 8, ce qui créée une direction privilégiée des écoulements de reprise des gaz sur une bande maintenue dans une position d'équilibre. Par conséquent, ces moyens permettent d'obtenir un niveau de pression plus faible dans le caisson d'extrémité 6 sur une face de la bande et sur le caisson d'extrémité opposée 21 sur l'autre face de la bande. Sur la figure 8 on a représenté par des flèches le niveau de pression résultant, dans les différentes parties des caissons de chaque côté de la bande. La résultante de ce réglage est que la bande est soumise à un champ de forces dissymétrique qui lui donne une position d'équilibre telle que représentée sur la figure 8 avec un angle de torsion A1. Ce réglage de pression transversal dans le caisson de soufflage s'oppose au mouvement de torsion de la bande et oblige cette dernière à conserver sa position prédéfinie ou, tout au moins, en limite l'amplitude des vibrations. 6 2796139 Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en référence à la figure 8, les caissons tels que 8 et 21 sont fractionnés en une pluralité de caissons élémentaires. Ainsi on a vu que, dans cet exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif, le caisson 8 était divisé en trois caissons 8, 7 et 6 chacun alimenté individuellement en gaz de soufflage en 13, 15 et 14 respectivement. Selon la présente invention, ces moyens d'alimentation sont équipés de moyens de réglage de la pression et/ou du débit de gaz de refroidissement de manière à obtenir la dissymétrie droite/gauche de la bande précisée ci-dessus. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, I'ajustement de la pression du gaz de refroidissement est obtenu en créant, dans un caisson unique, des pertes de charge permettant de limiter la pression des jets de gaz dans les zones précédemment définies permettant d'obtenir l'assymétrie recherchée. Cette perte de charge pouvant être fixe ou variable, avec notamment une possibilité de modifier la valeur de la perte de charge en fonction de la vibration à combattre. Selon la présente invention, on peut également prévoir une ouverture différente des caissons de soufflage entre le côté droit et gauche de la bande, ce qui favorise une direction de reprise des gaz vers le côté des sections de reprise les plus importantes. Toujours selon la présente invention, on prévoit des moyens d'aspiration extérieurs à la zone de refroidissement, conçus de façon à aspirer les gaz de façon différentielle entre les côtés droit et gauche de la bande, créant ainsi une direction préférentielle d'écoulement des gaz. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, I'assymétrie recherchée est obtenue par une variation de la longueur des buses de soufflage, lorsque celles-ci sont du type tubulaire, entre le côté droit et le côté gauche des caissons. Selon la présente invention, on peut prévoir des moyens permettant de vriller la bande entre le rouleau 3 situé en haut de la zone de refroidissement 2 et les rouleaux stabilisateurs tels que 9 et 10 sur la figure 1, sur la longueur d'un caisson de soufflage, afin d'immobiliser la bande dans une position 7 2796139 extrême de sa plage de vibration. Ces moyens peuvent également être prévus entre deux groupes de rouleaux stabilisateurs. Bien entendu, tous ces dispositifs peuvent être utilisés séparément ou en diverses combinaisons afin d'obtenir le résultat recherché. Selon la présente invention, la mesure de la vibration de la bande (amplitude et position de cette dernière) peut être effectuée à l'aide de capteurs appropriés dont les informations sont analysées par images vidéo afin d'assurer une régulation des opérations réalisées en vue de limiter la vibration de la bande par exemple une régulation des pressions dans les caissons de soufflage ou de la position desdits caissons. On se réfère maintenant à la figure 9 des dessins annexés qui illustrent un autre exemple de réalisation d'un caisson de soufflage 4 pourvu de buses de soufflage 18 en forme de fentes et conçu en vue de supprimer l'effet de l'évacuation latérale des gaz de soufflage après qu'ils aient frappé la bande. Dans cet exemple de réalisation, les buses 18 sont indépendantes, elles sont généralement alimentées en gaz de refroidissement par leurs extrémités et elles sont séparées les unes des autres de façon à ménager une zone de reprise de gaz 27 entre deux buses contig es. Grâce à cette disposition, on obtient une reprise arrière des gaz soufflés sur la bande, cette reprise s'effectuant dans cet espace 27, perpendiculairement à la bande, sans que le vecteur vitesse de cette reprise ne présente de composantes parallèles à la bande, la composante transversale de la vitesse de reprise des gaz de soufflage étant ainsi supprimée. On obtient Vnl = Vn2 = Vsl = Vs2 = O. L'égalité des débits de reprise des gaz obtenu par ce moyen permet d'obtenir la stabilité de la bande, ce qui contribue à la solution du problème évoqué ci- dessus. Bien entendu, sans sortir du cadre de la présente invention, le caisson de soufflage 4 pourrait être pourvu de buses de souffage 18 constituées d'une série de trous alimentés de la manière décrite ci-dessus. Il résulte de la lecture de la description qui précède que l'invention apporte effectivement des moyens permettant de limiter l'instabilité des flux de reprises des gaz de refroidissement circulant vers les rives de la bande et qui provoquent la vibration de torsion de la bande constatée antérieurement. Il est donc possible, grâce à l'invention, de travailler avec des tensions de bande 8 2796139 faibles et des débits et/ou des pressions importants du gaz de refroidissement permettant ainsi d'obtenir des cycles de refroidissement rapides. L'invention permet de supprimer les limitations de production imposées par l'absence d'un contrôle de la vibration de la bande des équipements selon I'état antérieur de la technique. Elle permet également la suppression des défauts de surface que l'on constate dans les équipements selon la technique antérieure, lors de contacts entre la bande et les caissons de refroidissement. La mise en oeuvre de l'invention permet également de supprimer: - les contraintes mécaniques induites dans la bande par les vibrations; - les risques de formation de plis sur la bande provoqués par la vibration de cette dernière et, - le bruit causé par les vibrations de la bande. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes. Par ailleurs, et ainsi qu'on l'a mentionné dans le préambule de la présente description, cette invention ne se limite pas aux dispositifs de refroidissement mais elle peut être appliquée dans toutes les zones d'une ligne de traitement thermique ou de revêtement o est mis en oeuvre le soufflage d'un gaz sur une bande défilant en continu. 9 2796139 REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de supprimer les vibrations des bandes en déplacement continu dans les zones d'une ligne de traitement thermique ou de revêtement o est mis en oeuvre le soufflage d'un gaz sur une bande défilant en continu notamment dans des dispositifs de refroidissement par soufflage de gaz par jets équipant des lignes de traitement thermique ou de revêtement en continu de bandes métalliques caractérisé en ce qu'il consiste a ajuster la pression et/ou le débit du gaz de refroidissement à une valeur plus faible que la valeur nominale dans une zone située sur une rive de la bande, sur une face de celle-ci et à une valeur plus faible que la valeur nominale, sur la rive opposée, située de l'autre côté de la bande. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ajustement de la pression du gaz de refroidissement est obtenu en créant, dans un caisson unique, des pertes de charge permettant de limiter la pression des jets de gaz dans les zones permettant d'obtenir l'assymétrie recherchée. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite perte de charge est fixe. 4. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite perte de charge est variable, sa valeur pouvant être modifiée en fonction de la vibration à combattre. 5. Dispositif destiné à supprimer les vibrations des bandes en déplacement continu dans les zones d'une ligne de traitement thermique ou de revêtement o est mis en oeuvre le soufflage d'un gaz sur une bande défilant en continu, notamment dans des dispositifs de refroidissement par soufflage de gaz par jets équipant des lignes de traitement thermique ou de revêtement en continu de bandes métalliques, ce dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes étant caractérisé en ce qu'il comporte des caissons de soufflage (8, 21) comportant des moyens permettant d'ajuster la pression et/ou le débit du gaz de refroidissement à une valeur plus faible que la valeur nominale dans une zone située sur une rive de la bande dans le caisson (6) situé sur une face de la bande et à une valeur plus faible que la valeur nominale sur la rive opposée, dans le caisson (21) situé de l'autre côté de la bande (1). 2796139 6- Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les caissons de soufflage sont fractionnés en plusieurs caissons élémentaires (par exemple 6; 7; 8) chacun alimentés individuellement en gaz de soufflage par un moyen d'alimentation indépendant (14, 15, 13) équipé de moyens de réglage de la pression et/ou du débit du gaz de refroidissement. 7Dispositif selon l'une des revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que les gaz de refroidissement, après soufflage sur la bande 1 sont repris, par l'arrière, entre les moyens de soufflage des caissons. 8- Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que chaque caisson de soufflage (4) est muni de buses de soufflage (18) en forme de fentes, ou d'une série de trous, ces buses alimentées de façon indépendante en gaz de refroidissement étant séparées les unes des autres de manière à ménager une zone de reprise des gaz (27) entre deux buses contigues. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 caractérisé en ce que l'on prévoit une ouverture différente des caissons de soufflage entre le côté droit et gauche de la bande, de manière à favoriser une direction de reprise des gaz vers le côté des sections de reprise les plus importantes. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'aspiration extérieurs à la zone de refroidissement (2), conçus de façon à aspirer les gaz de façon différentielle entre les côtés droit et gauche de la bande, créant ainsi une direction préférentielle d'écoulement des gaz. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10 dans lequel les caissons de soufflage sont munis de buses tubulaires de soufflage caractérisées en ce que la longueur desdites buses de soufflage est variable entre le côté droit et le côté gauche desdits caissons. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de vriller la bande (1) entre le rouleau (3) situé en haut de la zone de refroidissement (2) et des rouleaux stabilisateurs (9;10), ou entre deux groupes de rouleaux stabilisateurs sur la longueur d'un caisson de soufflage, afin d'immobiliser la bande dans une position extrême de sa plage de vibration. 1il 2796139 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 a 12 caractérisé en ce que la mesure de la vibration de la bande, c'est à dire l'amplitude et la position de cette dernière est effectuée à l'aide de capteurs dont les informations sont analysées afin d'assurer une régulation des opérations réalisées en vue de limiter la vibration de la bande, telles que notamment une régulation des pressions dans les caissons de soufflage ou de la position desdits caissons. 14. Ligne de traitement thermique ou de revêtement en continu de bandes métalliques comportant un soufflage d'un gaz sur les bandes et notamment des zones de refroidissement (2) par soufflage de gaz par jets caractérisée en ce qu'il comporte un dispositif de suppression des vibrations des bandes selon l'une quelconque des revendications 5 a 12 mettant en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.