[0001] La présente invention porte sur une installation de refroidissement en continu de
produits métalliques laminés, tels que des barres en acier sortant des cages finisseuses
d'un laminoir à chaud.
[0002] On connaît à présent depuis plusieurs années le traitement dit de trempe et auto-revenu
mis au point par le demandeur pour améliorer les propriétés mécaniques des produits
métalliques, en particulier des barres d'armature du béton. Brièvement rappelé ce
procédé consiste à refroidir brusquement et pendant un temps limité, la surface de
la barre à la sortie de la dernière cage du laminoir à chaud, de façon à y former
une couche de martensite et/ou de bainite puis, au cours d'un séjour ultérieur de
la barre dans l'air, à provoquer un revenu, dit "auto-revenu", de cette couche superficielle
sous l'effet de la chaleur se propageant, par conduction, à partir des régions intérieures
- le coeur - non refroidies de la barre.
[0003] Le refroidissement superficiel brusque est actuellement réalisé par passage de la
barre dans un milieu aqueux, et le procédé est soigneusement conduit et contrôlé
afin de fournir avec certitude des produits présentant les propriétés désirées.
[0004] La mise en oeuvre de ce procédé requiert bien entendu une installation adéquate.
En règle générale, les installations utilisées actuellement comprennent, outre l'équipement
de refroidissement proprement dit avec ses systèmes d'alimentation et de régulation,
un premier bassin de collecte des eaux de refroidissement et un second bassin avec
une tour de réfrigération pour assurer le refroidissement de l'eau. Le tout est complété
par un ensemble de pompes, de filtres, de vannes et de canalisations, dimensionnés
de façon à pouvoir assurer des débits d'eau élevés, de l'ordre de 4 à 8 m³ par tonne
d'acier traité.
[0005] La construction d'une telle installation impose d'importants travaux sur le site
d'implantation c'est-à-dire du laminoir; elle entraîne l'occupation d'une grande
surface de terrain et elle exige des investissements élevés. Une telle installation
rend quelquefois délicate la conduite du procédé en raison du grand nombre d'équipements
qui sont impliqués dans l'opération. Enfin, l'installation doit souvent être adaptée
en fonction des conditions locales, ce qui ne permet pas la livraison d'installations
complètement achevées.
[0006] La présente invention a pour objet une installation destinée à remédier aux inconvénients
précités. L'invention propose à cet effet une installation compacte, permettant une
réduction sensible des travaux sur le site d'implantation, de la surface de terrain
occupée et des frais d'investissements. Elle autorise également un meilleur contrôle
du procédé et elle se prête à la réalisation d'installations "clé sur porte".
[0007] A cet effet, l'installation qui fait l'objet de la présente invention est essentiellement
caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison :
(a) une cuve destinée à recevoir le milieu aqueux de refroidissement;
(b) au-dessus de la cuve et à un niveau plus élevé que le niveau du milieu aqueux
de refroidissement dans la cuve, une pluralité d'éléments tubulaires, alignés suivant
un axe longitudinal horizontal commun, destinés à être traversés successivement par
le produit à refroidir;
(c) au-dessus de la cuve et plus haut que ladite pluralité d'éléments tubulaires,
des moyens de captation de la vapeur d'eau présente dans la cuve;
(d) des moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires en milieu aqueux de refroidissement
à partir de la cuve;
(e) des moyens d'alimentation de ladite cuve en milieu aqueux.
[0008] Suivant une réalisation intéressante de cette installation, les moyens de captation
comprennent au moins un ventilateur assurant une extraction contrôlée de la vapeur
dégagée par le milieu aqueux qui se trouve dans la cuve.
[0009] De préférence, le ventilateur assure une aspiration forcée d'air à travers le "brouillard
d'eau" formé dans la cuve, de façon à évaporer une partie de l'eau et par conséquent
refroidir l'eau restante.
[0010] Egalement selon l'invention, les moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires
en milieu aqueux comprennent une pompe raccordée à ladite cuve, ainsi qu'au moins
une conduite mettant ladite pompe en communication hydraulique avec un canal essentiellement
horizontal disposé parallèlement auxdits éléments tubulaires avec lesquels il communique
par des conduits.
[0011] Dans le cadre de l'invention, ladite pompe est avantageusement disposée à l'intérieur
de la cuve, de préférence à proximité du fond de celle-ci. En outre, le canal est
avantageusement situé sous les éléments tubulaires, avec lesquels il communique par
des conduits verticaux.
[0012] D'une façon connue en soi, les éléments tubulaires successifs sont écartés, dans
le sens axial, d'une distance de l'ordre de 20 mm.
[0013] Toujours selon l'invention, l'ensemble de l'installation comprenant la cuve, la pluralité
d'éléments tubulaires avec leurs moyens d'alimentation, et les moyens de captation
est logé dans une enceinte commune communiquant avec le ventilateur et pourvue d'une
ouverture d'entrée et d'une ouverture de sortie du produit à refroidir, ces deux ouvertures
étant centrées sur l'axe longitudinal des éléments tubulaires alignés. A cet effet,
la cuve et/ou les moyens de captation peuvent eux-mêmes constituer des parties de
ladite enceinte commune.
[0014] Selon une particularité avantageuse de l'invention, l'installation peut être montée
immédiatement à la sortie de la dernière cage du laminoir à chaud, de telle façon
que l'axe longitudinal commun des éléments tubulaires alignés coïncide avec l'axe
de sortie des produits hors de ladite dernière cage de laminoir.
[0015] Par ailleurs, et de façon connue en soi, l'installation conforme à l'invention est
équipée de moyens appropriés de mesure et de réglage de divers paramètres caractéristiques
du procédé, en particulier le débit et la température du milieu aqueux de refroidissement
du produit.
[0016] On va maintenant décrire l'invention d'une façon plus détaillée, en faisant référence
à la réalisation préférée illustrée, à titre d'exemple, dans les dessins annexés,dans
lesquels la
figure 1 illustre schématiquement une installation typique existante; la
figure 2 expose le principe d'une installation compacte conforme à l'invention; la
figure 3 présente en une vue en plan (a) et en élévation (b), une réalisation préférée
d'une installation conforme à l'invention; et la
figure 4 montre une vue de cette installation, en coupe transversale suivant la ligne
B-B de la figure 3 (b).
[0017] Dans les figures, les éléments analogues ont été désignés par les mêmes repères
numériques et les pièces non essentielles pour la compréhension de l'invention ont
été omises.
[0018] Faisant référence à la figure 1, une barre d'acier 1 provenant d'un laminoir à chaud
(non représenté) pénètre dans une rampe de refroidissement 2, connue en soi, où elle
subit le refroidissement superficiel brusque du traitement rappelé dans l'introduction.
L'eau de refroidissement évacuée de la rampe 2 est recueillie dans un bassin de collecte
3 d'où elle est envoyée, par une pompe 4, dans un bassin de refroidissement 5 équipé
d'une tour de réfrigération 6. Un éventuel excès d'eau dans le bassin de refroidissement
5 est renvoyé par un trop-plein conventionnel au bassin de collecte 3. L'eau refroidie
dans le bassin de refroidissement 5 est reprise par une pompe 7 à haute pression et
est renvoyée à travers des filtres 8 et des appareils de mesure et de régulation
du débit 9, vers l'alimentation de la rampe de refroidissement 2. Le bassin de refroidissement
5 est pourvu d'une alimentation en eau fraîche 10, destinée notamment à compenser
les pertes par évaporation dans la tour de réfrigération 6 et à ajuster la température
de l'eau envoyée vers la rampe de refroidissement 2.
[0019] La figure 2 expose schématiquement les caractéristiques essentielles d'une installation
compacte conforme à la présente invention. Dans cette installation, la rampe de refroidissement
11, le système de refroidissement de l'eau 12 et l'appareillage de mise en circulation
de l'eau 13 sont rassemblés dans un ensemble unique. Cet ensemble peut être regroupé
dans une enceinte commune et constituer ainsi un groupe de refroidissement 14 livrable
"clé sur porte". Dans ce groupe de refroidissement, le système de refroidissement
de l'eau 12 est raccordé d'une part à un ventilateur 15 qui assure l'extraction de
la chaleur sous forme de vapeur et à une alimentation en eau d'appoint 16 qui compense
les pertes d'eau dues à l'evaporation et aux fuites éven tuelles. L'appareillage
13 comporte essentiellement une pompe à vitesse variable. Le débit d'eau d'appoint
est réglé par un appareil 17, tandis que le débit de la pompe à vitesse variable est
commandé par des instruments de mesure 18 et de réglage 19 conventionnels.
[0020] Dans la figure 3, on a représenté un groupe de refroidissement 14 répondant aux
principes exposés dans la figure 2, installé immédiatement à la sortie de la dernière
cage 20 d'un train de laminoir à chaud.
[0021] La figure 3a offre une vue en élévation, en coupe longitudinale partielle, du groupe
de reroidissement 14, qui montre la rampe de refroidissement 11 constituée d'éléments
tubulaires successifs 21 alignés avec l'axe de sortie du laminoir. Cette rampe de
refroidissement 11 est située au-dessus d'une cuve 22 contenant l'eau de refroidissement
du produit et recueillant l'eau revenant de la rampe 11. Une pompe à vitesse variable
23 est installée dans le fond de la cuve 22; elle envoie l'eau de refroidissement
vers les éléments tubulaires 21 par l'intermédiaire d'une conduite verticale 24 et
d'un canal répartiteur horizontal 25, qui est lui-même raccordé de façon appropriée
aux éléments tubulaires 21.
[0022] L'ensemble formé par la cuve 22 et la rampe de refroidissement 11 est coiffé par
une hotte 26, visible dans la figure 4, destinée à capter la vapeur d'eau provenant
de la cuve 22. Cette hotte est raccordée à un ventilateur (non représenté) par les
conduits 27 visibles dans la figure 3b et dans la figure 4.
[0023] La figure 4 montre une vue de l'installation en coupe transversale suivant la ligne
B-B de la figure 3b. A côté de la cuve 22, est prévu un compartiment 28 abritant le
moteur de la pompe 23.
[0024] En réponse aux ordres fournis par les appareils de mesure et de réglage (repérés
respectivement 18 et 19 sur la figure 2), la pompe à vitesse variable 23 envoie l'eau
de la cuve 22, à la pression requise, par la conduite verticale 24 et le canal répartiteur
horizontal 25 jusqu'aux éléments tubulaires 21. Après avoir refroidi le produit métallique
circulant dans ces éléments tubulaires, l'eau revient dans la cuve 22 où elle se refroidit
par suite de l'aspiration de la vapeur par le ventilateur. L'eau circule donc en circuit
fermé, ce qui réduit la consommation. Le niveau de l'eau dans la cuve 22 est maintenu
sensiblement constant par un apport d'eau conventionnel non représenté dans les figures
3 et 4. Cet apport d'eau peut être dix à quinze fois moins élevé que dans une installation
conventionnelle.
1. Installation de refroidissement en continu d'un produit métallique laminé, en particulier
d'une barre d'acier, sortant des cages finisseuses d'un laminoir à chaud, au moyen
d'un milieu aqueux, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison :
(a) une cuve destinée à recevoir le milieu aqueux de refroidissement;
(b) au-dessus de la cuve et à un niveau plus élevé que le niveau du milieu aqueux
de refroidissement dans la cuve, une pluralité d'éléments tubulaires alignés suivant
un axe longitudinal horizontal commun, destinés à être traversés successivement par
le produit à refroidir;
(c) au-dessus de la cuve et plus haut que ladite pluralité d'éléments tubulaires,
des moyens de captation de la vapeur provenant de la cuve;
(d) des moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires en milieu aqueux de refroidissement
à partir de la cuve;
(e) des moyens d'alimentation de ladite cuve en milieu aqueux.
2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de captation
comprennent au moins un ventilateur assurant une extraction contrôlée de la vapeur
d'eau présente dans la cuve.
3. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en
ce que les moyens pour alimenter lesdits éléments tubulaires en milieu aqueux comprennent
une pompe raccordée à ladite cuve, ainsi qu'au moins une conduite mettant ladite pompe
en communication hydraulique avec un canal essentiellement horizontal disposé parallèlement
auxdits éléments tubulaires avec lesquels il communique par des conduits.
4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la pompe est disposée
à l'intérieur de ladite cuve, de préférence à proximité du fond de la cuve.
5. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisée en
ce que ledit canal est situé sous les éléments tubulaires, et en ce qu'il communique
avec ceux-ci par des conduits verticaux.
6. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisée en
ce que l'ensemble de l'installation comprenant la cuve, la pluralité d'éléments tubulaires
avec leurs moyens d'alimentation, ainsi que les moyens de captation est logé dans
une enceinte commune communiquant avec le ventilateur et pourvue d'une ouverture d'entrée
et d'une ouverture de sortie du produit à refroidir, ces deux ouvertures étant centrées
sur l'axe longitudinal desdits éléments tubulaires, la cuve et/ou les moyens de captation
pouvant eux-mêmes constituer des parties de ladite enceinte commune.