BE850801A - Procede et dispositif de refroidissement d'elements continus - Google Patents

Description

  "Procédé et dispositif de refroidissement d'éléments continus". Inventeur : Jacques BAUDEN.

  
La présente invention a pour objet un procéda de refroidissement d'éléments continus à mouvement ascendant ou descendant,

  
notamment de fils, tubes, grillages ou analogues sortant d'un

  
bain contenant une matière de revêtement, tel que du zinc,suivant

  
lequel on dirige au moins un jet d'eau sur ces éléments.

  
Il est connu, entre autres par la publication intitulée

  
"Galvanisation aux Etats-Unis", publiée en décembre 1953 par

  
l'Organisation Européenne de Coopération Economique, de refroidir les fils métalliques sortant d'un bain de zinc en fusion

  
par des jets d'eau dirigés sur ces fils pour figer le revêtement de zinc formé sur ceux-*.ci. Suivant le procédé décrit dans cette publication,l'eau est projetée tangentiellement aux fils et est recueillie de l'autre coté dans une rigole qui l'évacué. Dans

  
la plupart de ces cas, cette eau doit être recirculée pour limiter le plus possible la consommation en eau de refroidissement.

  
Toutefois, vu le contact en général très bref et très local d'une particule d'eau avec les fils, la quantité d'eau à mettre en circulation est relativement importante et l'installation pour assurer cette recirculation est également assez encombrante et coûteuse.

  
Un des buts essentiels ;de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et à présenter un procédé suivant lequel le contact d'une même particule d'eau avec les fils à refroidir est sensiblement accrue, ce qui permettra donc de réduire sensiblement la quantité d'eau à mettre en circulation pour une même quantité de calories à évacuer.

  
A cet effet, suivant l'invention, on dévie, au moins une fois, le jet d'eau, après qu'il a coupé ou croisé les éléments, vers ces derniers pour qu'il les coupe ou les croise à nouveau.

  
Avantageusement, le jet d'eau, après qu'il a coupé:ou croisé les éléments, est dévié vers le bas et vers ces derniers pour les couper ou les croiser à nouveau à un endroit situé à un niveau plus bas que celui où il a coupé ou croisé les éléments la fois précédente .

  
L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé susdit, qui comprend des moyens permettant de projeter de l'eau sur les éléments et de récupérer cette eau dans un collecteur agencé à proximité de ces derniers et qui est caractérisé par le fait que lesdits moyens comportent au moins un injecteur monté d'un coté par rapport aux éléments susdits et orienté vers ces derniers, au moins un déflecteur étant prévu au côté opposé des éléments par rapport à l'injecteur permettant de dévier le jet produit par celui-ci après que ce dernier a coupé ou croisé les éléments, à nouveau vers ceuxci.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple

  
non limitatif, d'une forme de réalisation particulière du procédé suivant l'invention et d'un appareil pour sa mise en oeuvre.

  
La figure 1 est une vue en perspective d'une forme de réalisation particulière de l'appareil de refroidissement, suivant l'invention. La figure 2 est une vue explosée en perspective de l'appareil montré à la figure 1. La figure 3 est une coupe, suivant la ligne III-III de la figure 1.

  
Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments.

  
La description donnée ci-après concerne particulièrement

  
le refroidissement et la solidification de revêtements de zinc ou d'alliage de zinc fondu formé par galvanisation sur des fils d'acier dans des bains de zinc ou d'alliage de zinc en fusion.

  
Les fils ayant traversé le bain de galvanisation quittent ce dernier suivant une direction verticale en passant à travers une masse de particules solides dont le but est d'essuyer l'excès de zinc entraîné par les fils ces particules étant contenues dans un dispositif appelé "dispositif d'essuyage". 

  
Ces fils poursuivent ensuite leur chemin vertical à l'air libre où ils doivent subir un refroidissement rapide pour figer le revêtement de zinc ou d'alliage de zinc.

  
Comme déjà signalé ci-dessus, il est connu de provoquer

  
ce refroidissement par des jets d'eau dirigés sur les fils, eau qui est alors reccueillie du coté opposé par rapport aux fils et recirculée vers des injecteurs orientés vers les fils.

  
La pression de l'eau projetée sur les fils et par conséquent sa vitesse, doit être telle que la surface du revêtement de zinc,initialement encore liquide)ne soit pas perturbée. Cette pression et l'orientation des injecteurs par rapport aux fils, de même que la vitesse de déplacement de ces derniers peuvent facilement être déterminées expérimentalement.

  
A cet égard, il va par exemple de soi qu'il est utile de réduire au minimum la turbulence de l'eau projetée sur les fils puisque cette turbulence pourrait avoir, par suite des grandes vitesses locales de l'eau sur les fils, un effet d'abrasion détériorant donc le revêtement de zinc encore fluide.

  
Par ailleurs, pour obtenir un refroidissement efficace,

  
il y a lieu de veiller à obtenir un contact aussi intime et aussi long que possible entre) l'eau de refroidissement et le revêtement de zinc.

  
Un moyen qui s'impose immédiatement à l'esprit de l'homme de l'art pour atteindre ce but, est d'augmenter le nombre d'injecteurs le long du chemin vertical parcouru par les fils.

  
Ceci pose toutefois immédiatement un autre problème, à savoir, la quantité importante d'eau à recirculer, du moins si on désire

  
 <EMI ID=1.1>  Le procédé suivant l'invention/qui sera décrit ci-après

  
en rapport avec cette application particulière non limitative, permet de résoudre simultanément.,et ceci d'une façon très simple, tous ces problèmes.

  
Contrairement à ce qui est le cas dans les procédés et dispositifs existants, dans le procédé suivant l'invention, on dévie au moins une fois, le jet d'eau après qu'il a coupé ou croisé

  
les fils, vers ces derniers pour que ce jet coupe ou croise à nouveau les fils.

  
Avantageusement, l'eau est projetée contre les fils à une hauteur suffisamment importante par rapport à l'endroit où ces fils sortent de la masse d'essuyage susdite et, après que cette eau a coupé ou croisé les fils à cette hauteur,elle est recueillie de l'autre cote des fils et déviée immédiatement vers le bas et vers ces derniers pour que cette même eau coupe ou croise à nouveau ces fils à un endroit situé à un niveau plus bas. Cette opération peut se poursuivre suivant le degré de refroidissement désiré en déviant à nouveau cette eau recueillie et en l'orientant à un niveau encore plus bas sur les fils, et ainsi de suite.

  
Pour les raisons déjà invoquées ci-dessus, il est important

  
de régler l'écoulement de l'eau à chaque endroit où elle croise

  
ou coupe les fils. A cet égard, on règle l'orientation du jet d'eau, après qu'il a été dévié, par au moins un jet d'eau auxiliaire agissant sur le jet susdit à l'encontre de la pesanteur, permettant ainsi de le redresser en direction de l'horizontale.

  
Etant donné que,,dans une installation normale, différents fils passent simultanément à travers le bain de galvanisation

  
et remontent, les uns à côté des autres, sous forme d'un rideau, il est utile, suivant l'invention, de créer un jet d'eau s'étendant en forme de nappe,au moment où ce jet coupe ou croise les fils, qui s'étend transversalement par rapport aux fils, de manière à les refroidir simultanément et sensiblement de la même façon.

  
L'invention vise en fait à provoquer un écoulement descendant, sensiblement en zigzag, en coupant ou croisant, après chaque changement de direction de cet écoulement, le parcours suivi par les fils. Il s'agit en fait d'un refroidissement à contre courant qui, par sa nature, est assez spécial.

  
De plus,on refroidit davantage l'eau entre deux contacts successifs avec les fils susdits.

  
Ce procédé sera illustré d'une façon plus concrète par l'appareil de refroidissement décrit ci-après et faisant également l'objet de la présente invention.

  
Cet appareil comprend des moyens formés par exemple par des injecteurs 1, montés d'un côté par rapport à des fils 2 formant rideau et se déplaçant dans le sens indiqué par la flèche 3.

  
 <EMI ID=2.1> 

  
les fils 2.

  
En regard de ces injecteurs 1, du coté opposé par rapport

  
au rideau de fils 2,est prévu un déflecteur 5 permettant de dévier les jets 6 produits par les injecteurs 1,après que ces. jets ont coupé ou croisé les fils 2, à nouveau vers ces derniers.

  
Les injecteurs 1 sont orientables par rapport au déflecteur 5 de manière à permettre d'assurer que les jets 6 entrent en contact avec le déflecteur 5 suivant une direction sensiblement tangentielle à sa surface,entre autres pour réduire au minimum les pertes de charge des jets produits par leur contact avec ladite surface et  <EMI ID=3.1> 

  
 <EMI ID=4.1> 

  
La surface du déflecteur 5 est engendré par une génératrice sensiblement horizontale. 

  
De plus, l'extrémité inférieure du déflecteur présente une portion sensiblement plane déterminant donc la direction de l'écoulement d'eau quittant le déflecteur et coupant le rideau

  
 <EMI ID=5.1> 

  
de 1\écoulement d'eau le long de cette surface soit réduit au

  
 <EMI ID=6.1> 

  
verticale ayant une allure sensiblement parabolique ou quelque

  
peu analogue donne de bons résultats.

  
On peut par exemple utiliser des déflecteurs ayant l'allure

  
des aubes de turbine.

  
Le déflecteur 5 est de préférence constitué par une tôle courbée.Ceci a entre autres l'avantage que ce déflecteur fait automatiquement office d'échangeur de chaleur pour le refroidissement de l'eau ou éventuellement un échauffement dans le cas où le contact avec le produit à refroidir ne peut pas être trop violent. Dans ce cas il peut être utile d'utiliser de l'eau de refroidissement ayant une température de 40 à 60[deg.]C par exemple. En effet, la nappe d'eau qui s'écoule le long de cette surface peut être automatiquement refroidie, notamment par l'air évacuant les calories absorbées par la tOle, ou échauffée, si nécessaire,p.e. par des fumées chaudes.

  
Afin de multiplier l'effet de refroidissement obtenu par une même quantité d'eau lors d'un cycle de celle-ci, l'appareil suivant l'invention comprend une succession de déflecteurs 8,

  
9, 10 et 11 disposés à la suite du déflecteur 5, de part et d'autre du parcours suivi par les fils 2, de manière à provoquer un écoulement descendant de l'eau de refroidissement sensiblement en zigzag coupant ou croisant, entre deux déflecteurs successifs, le parcours des fils. 

  
Une rampe d'injecteurs auxiliaires est prévue en regard

  
 <EMI ID=7.1> 

  
par rapport au rideau de fils 2. Cette rampe d'injecteurs est orientable autour d'un axe horizontal, de manière à pouvoir guider le jet d'eau/provenant du déflecteur précédent, contre la paroi du déflecteur opposé à la rampe d'injecteurs considérée.

  
C'est ainsi qu'un injecteur 12 permet d'assurer l'écoulement de l'eau provenant du déflecteur 5 le long de la surface du déflecteur 8, qu'une rampe d'injecteurs 13 assure de

  
la même façon l'écoulement de l'eau provenant du déflecteur 8 contre la surface du déflecteur 9, qu'une rampe d'injecteurs

  
14 assure l'écoulement de l'eau provenant du déflecteur 9 contre la surface du déflecteur 10, et qu'enfin une rampe d'injecteurs
15 assure l'écoulement de l'eau provenant du déflecteur 10 contre la surface du déflecteur 11.

  
Les déflecteurs et les rampes d'injecteurs situés d'un cote par rapport au parcours des fils 2 sont montés sur un même châssis, au moins un des châssis pouvant pivoter autour d'un axe vertical 16 permettant ainsi l'accès à la zone de refroidissement 17 des fils 2.

  
Les rampes d'injecteurs 4, 13, 15 et les déflecteurs 8

  
et 10 sont montés entre deux profilés verticaux en L 18 et 19 au moyen de boulons 20,comme indiqué à la figure 2.

  
De la même façon, les rampes d'injecteurs 12 et 14 et

  
les déflecteurs 5, 9 et 11 sont montés sur des profilés analogues 21 et 22.

  
L'axe horizontal autour duquel les déflecteurs et les rampes d'injecteurs peuvent pivoter passe par l'axe des boulons 20 à l'aide desquels ils sont fixés sur les profilés susdits. Ces boulons permettent donc d'immobiliser aussi bien les déflecteurs que les rampes d'injecteurs dans une position déterminée,qui en fait est obtenue expérimentalement pour assurer un écoulement régulier le long des surfaces des  déflecteurs et un revêtement uniforme de zinc sur les fils. 

  
Les rampes d'injecteurs 4, 13 et 15 et les déflecteurs 

  
8 et 10 sont situés dans un caisson 23 constitué d'une tôle  pliée en U 24 et d'un réservoir 25, montés chacun également 

  
sur les profilés 18 et 19. Ce caisson 23 peut être amovible 

  
ou par exemple articulé sur le profilé 19 pour faciliter davan-  tage l'accès aux rampes d'injecteurs et déflecteurs. 

  
De la même façon un caisson 26 est prévu autour des dé-  flecteurs 5, 9 et 11 et rampes d'injecteurs 12 et 14. Ce caisson est cependant réalisé d'une pièce et présente à sa base un réservoir 27, qui peut également être articulé sur le profilé
22.

  
La largeur des déflecteurs successifs accroît dans le sens d'écoulement d'eau de manière à maintenir une épaisseur sensiblement constante de la couche d'eau s'écoulant sur la surface de chacun des déflecteurs.

  
D'une façon pratique, pour faciliter leur montage, ces déflecteurs présentent la même largeur'extérieure,mais les zones des surfaces sur lesquelles a lieu l'écoulement sont délimitées par.des cloisons 28 et 29. La distance séparant ces deux cloisons est la plus petite pour le déflecteur 5 et la plus grande pour le déflecteur 11, cette distance allant donc en s'accroissant entre ces deux limites pour les déflecteurs successifs 8, 9 et 10-

  
Un autre moyen qui a été prévu pour assurer un écoulement sensiblement régulier/ sous forme de nappe,de l'eau entre les différents déflecteurs est de prévoir un ajutage 30 de forme  <EMI ID=8.1> 

  
la sortie de ces derniers _, un écoulement en forme de nappe sensiblement uniforme sur toute la largeur du rideau de fils 2.

  
Afin d'éviter que de l'eau puisse s'introduire dans le bain de galvanisation par suite d'un écoulement le long des fils,

  
le dernier déflecteur 11 est suivi d'une rampe d'injecteurs d'air sous pression non représentée à la figure 2 mais représentée schématiquement à la figure 3 sous la référence 34 permet de diriger sur les fils,sortant du dispositif d'essuyage
33,montré également schématiquement à la figure 3,un jet d'air empêchant cet écoulement.

  
L'eau de refroidissement projetée par les différents injecteurs sur les fils est recueillie dans les réservoirs

  
25 et 27 et est recirculée, par l'intermédiaire de conduites

  
31 et 32,vers un réservoir de distribution d'eau,,non représenté aux figures, relié aux différentes rampes d'injecteurs.

  
La plus grande quantité d'eau de refroidissement provient des injecteurs principaux 1, les injecteurs des rampes 12, 13,
14 et 15 ne servant que d'eau d'appoint pour corriger en fait éventuellement l'écoulement de l'eau provenant des injecteurs principaux.

  
Ci-après sont donnés .des exemples concrets d'un refroidissement de fils métalliques sortant d'un bain de galvanisation contenant du zinc en fusion, ceci afin de mieux illustrer le procédé

  
et l'appareil suivant l'invention.

  
Exemple

  
 <EMI ID=9.1> 

  
d'un bain de galvanisation et ayant traversé un dispositif d'essuyage, sont tirés verticalement à travers la zone de re-

  
 <EMI ID=10.1>  vitesse de l'ordre de 24 m par minute, de sorte que le produit

  
du diamètre, exprimé en mm,et de la vitesse de déplacement,exprimée en m par minute,est égal à 60.

  
L'épaisseur du revêtement de zinc est de l'ordre de 370 gr/m2.

  
La vitesse d'écoulement de l'eau de refroidissement traversant cette zone 17 en zigzag de haut en bas est comprise entre 2,5 et 4 m3 par heure.

  
La température de surface des fils sortant du dispositif d'essuyage est d'environ 400 à 450[deg.]C,alors que la température

  
à la sortie de la zone de refroidissement 17 est de l'ordre de
30 à 50[deg.]C.

  
De ceci résulte que la solidification du revêtement de zinc peut avoir lieu dans ladite zone de refroidissement 17.

Exemple 2.

  
On utilise sensiblement la même quantité d'eau que dans l'exemple 1, mais le refroidissement a lieu sur des fils d'un

  
 <EMI ID=11.1> 

  
vitesse de 15 mm par minute, de sorte que le produit susdit entre le diamètre et la vitesse reste constant, c.à d. égal

  
à 60.

  
D'une façon générale on admet que le produit précité peut avoir la constante entre les limites 40 et 100.

  
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée au refroidissement de fils sortant d'un bain de galvanisation mais que ce procédé et le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé peuvent parfaitement convenir pour le refroidissement de toute nature et peuvent par exemple s'appliquer au  <EMI ID=12.1> 

  
tifiés ainsi qu'à d'autres éléments que des fils, tels que tubes, treillis, etc. c.à d. tous les matériaux nécessitant un refroidissement et pouvant se déplacer suivant une nappe ou rideau, qui peut être traversé par des jets d'eau. 

REVENDICATIONS.

  
1.- Procédé de refroidissement d'éléments continus à

  
mouvement ascendant ou descendant, notamment de fils, tubes, grillages ou analogues sortant d'un bain contenant une matière de revêtement, tel que du zinc, suivant lequel on dirige au moins un jet d'eau sur ces éléments, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on dévie au moins une fois le jet d'eau,

  
après qu'il a coupé ou croisé les éléments, vers ces éléments

  
pour qu'il les coupe ou les croise à nouveau.

Claims (1)

1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en

   ce que le jet d'eau, après qu'il a coupé ou croisé les éléments,

   est dévié vers le bas et vers ces derniers, pour les couper

   ou les croiser à nouveau à un endroit situé à un niveau plus

   bas que celui où il a coupé ou croisé les éléments la fois précédente.

   3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications <EMI ID=13.1>

   du jet d'eau susdit, après qu'il a été dévié, par au moins un

   jet auxiliaire agissant sur le jet susdite l'excentre de la pesanteur,permettant ainsi de le redresser en direction de l'horizontale.

   4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications

   1 à 3, caractérisé en ce que, dans le cas d'un refroidissement d'éléments présentant un revêtement en une matière non encore

   figée, tel qu'un revêtement de zinc encore fluide formé par galvanisation, il consiste à régler la pression de l'eau sur les éléments d'une manière telle à ne pas provoquer un déplacement relatif du revêtement par rapport à l'élément qu'il recouvre. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications

   1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un jet d'eau s'étendant en forme de nappe au moment où il coupe ou croise les éléments susdits, cette nappe s'étendant transversalement par rapport auxdits éléments.

   6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on refroidit ou réchauffe l'eau entre deux contacts successifs avec les éléments susdits.

   7,- Procédé suivant l'une quelconque des revendications

   1 à 6, caractérisé en ce qu'on provoque un écoulement descendant, sensiblement en zigzag, en coupant ou croisant, après chaque changement de direction de ce dernier, le parcours suivi par les éléments.

   8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications

   1 à 7, caractérisé en ce que les éléments se déplacent suivant un rideau continu.

   9.- Procédé de refroidissement d'éléments continus à mouvement ascendant ou descendant tel que décrit ci-dessus.

   10.- Appareil de refroidissement d'éléments continus à mouvement ascendant ou descendant, notamment de fils, tubes, grilles ou analogues sortant d'un bain contenant une matière de revêtement en fusion, cet appareil comprenant des moyens permettant de projeter de l'eau sur les éléments et de récupérer cette eau dans un collecteur agencé à proximité de ces derniers, caractérisé en ce que les moyens susdits comprennent au moins un injecteur monté d'un côté par rapport aux éléments susdits et orienté vers ces derniers, au moins un déflecteur étant prévu au côté opposé des éléments par rapport à l'injecteur permettant de dévier le jet produit par celui-ci, après que ce jet a coupé ou croisé les éléments, à nouveau vers ces éléments.

   11.- Appareil suivant la revendication 10, caractérisé

   en ce que l'injecteur est orienté, par rapport au déflecteur, d'une manière telle que le jet entre en contact avec celui-ci suivant une direction sensiblement tangentielle à sa surface.

   12.- Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications

   <EMI ID=14.1>

   engendrée par une génératrice sensiblement horizontale.

   13.- Appareil suivant la revendication 12, caractérisé

   en ce que l'extrémité inférieure du déflecteur présente une portion sensiblement plane.

   14.- Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications

   12 et 13, caractérisé en ce que la surface du déflecteur présente une section verticale ayant une allure sensiblement parabolique.

   15.-Appareil suivant l'une quelconque des revendications

   12 à 14, caractérisé en ce que le déflecteur est constitué par une tOle courbée.

   16.- Appareil suivant l'une quelconque des revendication

   10 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend une succession de déflecteurs disposés alternativement de part et d'autre du parcours suivi par les éléments susdits, de manière à provoquer

   un écoulement descendant sensiblement en zigzag coupant ou croisant, entre deux déflecteurs successifs, le parcours des éléments.

   17.- Appareil suivant la revendication 16, caractérisé

   en ce qu'au moins un injecteur auxiliaire est prévu en regard

   du début d'au moins un déflecteur secondaire suivant un déflec-teur précédent, du côté opposé au parcours des éléments par rapport à ce déflecteur secondaire, cet injecteur étant orienté de manière à pouvoir guider le jet d'eau provenant du déflecteur précédent contre la paroi du déflecteur secondaire considéré.

   18.- Appareil suivant l'une ou l'autre des revendications 16 et 17, caractérisé en ce que la position de chacun des déflecteurs est réglable autour d'un axe sensiblement horizontal.

   19.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que les déflecteurs et les injecteurs situés d'un côté par rapport au parcours des éléments sont montés sur un même châssis, au moins un des châssis pouvant pivoter autour d'un axe vertical afin d'avoir accès à la zone de refroidissement du parcours des éléments.

   20.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisé en ce que la largeur relative des déflecteurs successifs accroît dans le sens d'écoulement de l'eau,

   de manière à maintenir une épaisseur sensiblement constante de la couche d'eau s'écoulant le long de la surface des déflecteurs successifs.

   21.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 10 à 20, caractérisé en ce que l'injecteur présente un ajutage de forme plate de manière à pouvoir former à la sortie de l'in-

   <EMI ID=15.1>

   22.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 10 à 21, caractérisé en ce que le déflecteur est agencé de manière à faire office d'échangeur de chaleur.

   23.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 10 à 22, caractérisé en ce que l'injecteur est orientable. 24.- Appareil de refroidissement d'éléments continus tel que décrit ci-dessus ou montré aux dessins annexés.