Installation de chauffage par induction de produits métallurgiques plats

Abstract

 Une installation de chauffage par induction de produits métallurgiques plats, tels que lopins et brames, comporte un tunnel muni d'un convoyeur (20,21) de support et d'avancement pas à pas des produits le long du tunnel, dans le sens de la grande longueur dés produits. Des moyens de chauffage électriques comportant au moins deux inducteurs polyphasés (16,17) de création de champ glissant dans le sens longitudinal du four sont placés l'un au-dessus, l'autre àu-dessous, du trajet des produits (15) à plat.

Description

[0001] La présente invention a pour objet une installation de chauffage par induction de produits métallurgiques plats, comportant un tunnel muni de moyens de support des produits disposés à plat le long du tunnel dans le sens de leur grande longueur et des moyens de chauffage par induction électrique, placés l'un au-dessus et l'autre au-dessous des produits.

[0002] De telles installations sont décrites dans les brevets GB 1 513 241 et FR 2 339 316, Suivant le second document, le produit, brame par exemple, est posé sur chant sur un chariot muni d'un socle. Le socle lève la brame dans le four. Une fois la brane chauffée, le socle redescend, le chariot vient sous un second four dans lequel le socle introduit la brame, et ainsi de suite. Un tel processus a de nombreux inconvénients : il n'est pas continu ; il exige de basculer la brame, placée sur plat dans les laminoirs ; il n'utilise pas l'ensemble des possibilités offertes par le chauffage par induction ; les manutentions sont très importantes ; les brames très chaudes circulent à l'air libre et s'oxydent en surface ; l'installation n'est pratiquement pas utilisable pour des brames de très grande longueur ou comportant des chants qui ne sont pas rigoureusement plans et d'équerre avec les faces. Suivant le brevet GB 1 513 241, la brame en cours de chauffage est posée à plat sur les inducteurs inférieurs : on retrouve la plupart des problèmes précédents et, de plus, la manutention des brames, non décrite dans le brevet, apparait très difficile.

[0003] Il existe également depuis longtemps des installations de chauffage destinées aux produits longs de relativement faible section : le produit circule à travers des inducteurs successifs appartenant à des chauffeuses distinctes et il est supporté par des moyens, généralement des rouleaux, placés entre les chauffeuses.

[0004] Cette solution n'est pas transposable aux produits de grande largeur tels que les brames. Ces produits exigent d'être supportés en des zones dont l'écartement longitudinal est faible et diminue encore au fur et à mesure de l'échauffement du métal. L'espace disponible pour les inducteurs entre deux supports successifs est faible et l'encombrement que représenteraient les rouleaux, du fait de leur nombre et de leur diamètre, augmenterait de façon démesurée la longueur du four.

[0005] La présente invention vise à fournir une installation à fonctionnement continu, qui évite le passage des brames très chaudes à l'air libre, est applicable même pour des largeurs très élevées et permet un support des brames à intervalles très rapprochés, facteur favorable au maintien d'une excellente rcrtilinéarité.

[0006] Dans ce but, l'invention propose notamment une installation du genre ci-dessus, caractérisée en ce que les moyens de support sont distincts des moyens de chauffage inférieurs et constituent des moyens d'avancement progressif des produits le long du tunnel.

[0007] Les moyens de chauffage seront généralement des inducteurs plans polyphasés et fourniront un champ glissant. L'inducteur inférieur sera avantageusement traversé par les moyens de support et d'avancement.

[0008] Les inducteurs peuvent évidemment être prévus pour dissiper dans le produit une puissance variable le long du trajet. Par exemple, il peut être souhaitable de dissiper une puissance élevée dans la partie amont du four, pour amener rapidement les produits à une température requise. Dans la partie aval, une puissance plus faible est suffisante pour maintenir cette température. Il sera généralement avantageux de fractionner le four, dans le sens de la longueur, en plusieurs sections munies de moyens de régulation de température distincts, permettant d'ajuster les puissances dissipées dans des fractions d'inducteurs occupant les sections successives. Les courbes de montée en température peuvent ainsi être adaptées aux diverses nuances de métal à traiter et créer, si besoin est, une zone finale d'homogénéisation.

[0009] Les moyens de support et d'avancement peuvent notamment être constitués par un convoyeur à pas de pélerin supportant les produits par des doigts traversant celui des inducteurs qui est placé au-dessous du trajet des produits. Ces doigts sont solidaires d'un mécanisme qui, lui, est au-dessous de l'inducteur, ce qui permet de placer celui-ci à proximité immédiate du produit à chauffer.

[0010] Les moyens de support et d'avancement peuvent également être constitués par des disques traversant celui des inducteurs qui est placé au-dessous du trajet des produits et calés sur des arbres situés hors du tunnel, à avancement continu ou pas à pas.

[0011] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une installation qui en constitue un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :

- la figure 1 est un schéma de principe, en coupe suivant un plan longitudinal, de l'ensemble de l'installation ;

- la figure 2 est une coupe schématique suivant la ligne II-II de la figure 1 ;

- la figure 3, similaire à la figure 2, montre une variante de réalisation.

[0012] Pour plus de clarté, l'échelle n'a pas été respectée sur les figures 1 à 3.

[0013] L'installation montrée schématiquement en figures 1 et 2 est destinée au traitement de brames. Le four proprement dit, dont seule une fraction est montrée sur la figure 1, est associé à une table d'alimentation 10 à longerons et une table à rouleaux de défournement 12 sur laquelle les brames sont amenées par des rouleaux pinceurs 11. Plusieurs fours peuvent évidemment être disposés côte à côté, les tables à rouleaux 12 de tous le les fours alimentant le même chariot de distribution aux laminoirs circulant sur des voies transversales au four. Dans l'installation décrite, les produits circulent dans le four dans la direction de leur grande longueur.

[0014] Le four 9 comporte avantageusement un tunnel enveloppe 13 destiné à limiter les pertes thermiques. La partie inférieure de l'enveloppe 13 peut constituer un platelage 14.

[0015] L'enveloppe 13 contient deux inducteurs 16 et 17 destinés à fournir des champs électriques glissants dans le sens longitudinal du four. L'inducteur inférieur 17 est fixe et porté par le platelage 14. Il est situé au-dessous du trajet parcouru par les brames 15. Il est protégé de la chaleur rayonnée par ces brames par un garnissage isolant 18, par exemple en briques réfractaires. L'inducteur 16, qui peut être suspendu à l'enveloppe ou porté par des tirants traversant celle-ci, a une constitution similaire. Les tirants de suspension sont avantageusement portés par un mécanisme permettant de modifier la hauteur de l'inducteur 16, de façon à donner à l'entrefer entre l'inducteur 16 et le produit 15, une valeur optimale.

[0016] Le four est muni de moyens de support et d'avancement des brames 15. Dans le mode de réalisation illustré en figures 1 et 2, ces moyens sont constitués par un convoyeur à pas de pélerin de constitution classique. Cé convoyeur comporte des pieds supports fixes 19 portés par le platelage 14 et répartis longitudinalement à intervalles suffisamment rapprochés pour éviter toute flexion des brames. Il comporte encore des pieds mobiles 20 fixés à un longeron 21 placé sous l'enveloppe tunnel et auquel un mécanisme, non représenté, permet d'imprimer le mouvement indiqué par la flèche f sur la figure 1 et le mouvement inverse. On voit que les pieds mobiles 20 permettent d'avancer pas à pas la brame avec un pas d'avance déterminé.

[0017] Les pieds 20 et 19 étant en contact avec les produits à haute température doivent être constitués en matériau approprié. Dans la pratique, on utilisera avantageusement des matériaux au moins en partie non magnétiques dans la portion du four où la température n'atteint pas le point de Curie. Il sera souvent commode de constituer ces pieds, dans toute la longueur du four, en matériau réfractaire au moins dans la partie en contact avec les produits 15.

[0018] Lorsque les produits à traiter sont des produits métallurgiques courants, dont la largeur ne dépasse guère deux mètres, il suffit de deux files longitudinales. de pieds 20 écartées par exemple de un mètre. Etant donné que la résistance à la flexion et au fluage des produits métallurgiques diminue lorsque la température augmente, il sera souvent avantageux de réduire l'intervalle entre deux pieds successifs dans les zones les plus chaudes : on peut par exemple utiliser un écartement de plusieurs mètres dans la zone d'entrée du four où le métal est à température modérée, et descendre jusqu'à une valeur de l'ordre du mètre dans les zones les plus chaudes.

[0019] En dépit du calorifugeage des inducteurs 16 et 17, il sera souvent nécessaire de les refroidir. Pour cela, on pourra par exemple munir l'inducteur supérieur 16 d'un réseau de tubes de circulation d'un réfrigérant qui pénètre à travers l'enveloppe et en sort par des conduits 22. Une aspiration pulsée pourra être prévue pour évacuer l'air chaud au-dessus de l'inducteur 17 de façon pulsée. Cette aspiration permettra en même temps d'éliminer la calamine éventuellement formée. Le tunnel enveloppe 13 sera habituellement constitué en tôle doublée intérieurement de réfractaire. Il pourra constituer une enceinte dont l'étanchéité est suffisante pour maintenir dans le four l'atmosphère de conditionnement nécessaire au traitement de certains aciers spéciaux.

[0020] On peut utiliser des dispositifs de support autres que le convoyeur à pas de pélerin montré en figures 1 et 2. Dans la variante de réalisation montrée en figure 3 (où les organes correspondant a ceux des figures 1 et 2 portent le même numéro de référence affecté de l'indice a), les moyens de support sont constitués par deux files de disques 20a dont seules les parties supérieures traversent l'inducteur inférieur 17a. Les disques 20a sont calés par paire sur des arbres d'entrainement 21a placés au-dessous du tunnel et, en conséquence, sont soustraits à l'action des hautes températures qui règnent dans le four.

[0021] Les mécanismes d'entrainement des arbres sont avantageusement prévus pour permettre de donner aux disques un mouvement de va-et-vient en cas d'arrêt du laminage conduisant à laisser séjourner les produits en place, afin d'éviter toute déformation. Les mécanismes de commande des rouleaux 20a situés dans la partie terminale du four sont, de leur côté, avantageusement prévus pour évacuer les produits, après chauffage, à vitesse élevée, ce qui permet de se dispenser des rouleaux pinceurs 11 ou des organes d'autres types nécessaires dans la plupart des cas à l'extraction.

[0022] Les avantages de l'installation apparaissent immédiatement : la longueur du four est utilisée en totalité, de sorte qu'elle peut être réduite ; les produits restent en permanence à plat ; le rendement thermique peut être très élevé étant donné les possibilités de réglage qui n'existent pas dans le cas de four à induction à inducteurs annulaires ; les courbes de chauffage peuvent être parfaitement adaptées aux différentes nuances de métal à traiter.

[0023] A titre d'exemple, on peut indiquer qu'il suffit de trois installations du genre défini ci-dessus pour alimenter en brames de 250 x 1500 mm, de 14 m de longueur unitaire, un train de laminoirs continus à bande produisant 6 000 000 de tonnes par an. Chacune des trois installations demande une puissance installée de l'ordre de 100 MW. Pour les brames d'épaisseur courante de 250 mm environ, les inducteurs peuvent être alimentés à la fréquence du réseau.

Revendications

1. Installation de chauffane par induction de produits métallurgiques plats, comportant un tunnel muni de moyens de support des produits disposés à plat le long du tunnel dans le sens de leur grande longueur et des moyens de chauffage par induction électrique, placés l'un au-dessus et l'autre au-dessous des produits, caractérisée en ce que les moyens de support (20, 20a) sont distincts des moyens de chauffage inférieurs (17) et constituent des moyens d'avancement progressif des produits le long du tunnel.

2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les inducteurs plans sont des inducteurs polyphasés.

3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la hauteur de l'inducteur (16) placé au-dessus du trajet du produit est seule réglable.

4. Installation suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de support ou d'avancement sont constitués par un convoyeur à pas de pélerin supportant les produits par des pieds (20) traversant l'inducteur (15) placé au-dessous du trajet des produits.

5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les pieds sont commandés par un mécanisme (21) situé hors du tunnel.

6. Installation suivant la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les pieds sont constitués au moins partiellement de matériau réfractaire non magnétique.

7. Installation suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de support et d'avancement sont constitués par des disques traversant l'inducteur placé au-dessous du trajet des produits et calés sur des arbres d'entrainement placés au-dessous du tunnel.

8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de support (20,20a) sont disposés en deux files parallèles, symétriques par rapport au plan médian du tunnel, à un écartement longitudinal plus faible dans les zones où les produits sont à température plus élevée.

9. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est fractionnée en plusieurs sections successives, munies de moyens de régulation de température distincts commandant la puissance dissipée dans des fractions d'inducteurs occupant les sections successives.

Dessins