Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
1
Procédé et dispositif de soufflage de gaz sur une bande en défilement.
La présente invention est relative au soufflage de gaz ou d'un mélange
eau/gaz sur une bande en défilement afin d'agir sur sa température pour la
refroi-
dir ou pour la réchauffer.
En sortie de certaines installations de traitement de bandes métalliques en
défilement, on dispose les chambres de refroidissement dans lesquelles les ban-
des défilent verticalement entre deux modules de soufflage de gaz destinés à
re-
froidir la bande, le gaz pouvant être soit de l'air soit un gaz neutre, soit
un mélange
de gaz neutre.
Les modules de soufflage sont constitués, en général, de caissons de ré-
partition alimentés en gaz sous pression, comportant chacun une face munie
d'ouvertures constituant des buses, disposés en regard l'un de l'autre de part
et
d'autre d'une zone de soufflage traversée par la bande en défilement.
Les ouvertures peuvent être soit des fentes s'étendant sur toute la largeur
de la bande, soit des ouvertures ponctuelles disposées en réseau
bidimensionnel
pour répartir les jets de gaz sur une surface s'étendant sur la largeur et sur
une
certaine longueur de la zone de défilement de la bande. Afin d'équilibrer les
effets
des jets générés par chacun des modules de soufflage disposés en regard l'un
de
l'autre, les modules sont adaptés pour que les jets d'un module soient en
regard
des jets de l'autre module.
On constate que le soufflage de gaz engendre des vibrations de la bande
en défilement se traduisant par des déformations en torsion et des
déplacements
latéraux de la bande d'un module de soufflage à l'autre module de soufflage
qui lui
fait face. Les déformations en torsion se font par torsion de la bande autour
d'un
axe généralement parallèle à la direction de défilement de la bande. Les
déplace-
ments latéraux se font par déplacement de la bande dans une direction perpendi-
culaire au plan médian de la zone de défilement de la bande, généralement
paral-
lèle à la surface de la bande. Ces vibrations sont d'autant plus importantes
que
l'intensité du soufflage est élevée. Il en résulte que l'intensité du
soufflage, donc
du refroidissement, doit être limitée pour éviter des vibrations trop
importantes
pouvant conduire à des détériorations des bandes.
Afin de remédier à cet inconvénient, on a proposé de raccourcir les cais-
sons de soufflage de façon à disposer une pluralité de caissons séparés par
des
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
2
moyens de maintien de la bande tels que des rouleaux ou des moyens de stabili-
sation aéraulique. Mais ces dispositifs présentent l'inconvénient soit
d'imposer un
contact de la bande avec des rouleaux stabilisateurs, ce qui est inadapté à
certai-
nes applications tel que le refroidissement en sortie de galvanisation à
chaud, soit
d'imposer des refroidissements particuliers dans les zones de stabilisation
aérau-
liques qui sont mal contrôlées.
On a également proposé de stabiliser la bande en agissant sur la traction
de la bande, et notamment en augmentant celle-ci. Mais, cette technique
présente
l'inconvénient d'engendrer des contraintes importantes dans la bande qui
peuvent
avoir un effet défavorable sur ses propriétés.
On a également tenté de réduire les vibrations de la bande en agissant sur
les vitesses de soufflage ou les distances entre les têtes des buses et la
bande ou
le débit de soufflage. Mais, tous ces moyens entraînent une diminution de
l'efficacité du refroidissement et donc des performances de l'installation.
On a enfin proposé des dispositifs dans lesquels une pluralité de buses
sont alimentés par des caissons de répartition, les buses étant des tubes
s'étendant en direction de la surface de la bande à refroidir, les tubes étant
incli-
nés perpendiculairement par rapport à la surface de la bande, l'inclinaison
des
tubes étant d'autant plus importante qu'ils sont éloignés de la ligne médiane
de la
zone de passage d'une bande. Dans ce dispositif, les buses sont disposées
selon
des réseaux bidimensionnels de telle sorte que les points d'impacts des jets
de
gaz sur chaque face de la bande sont en regard les uns des autres. Ce
dispositif
présente l'inconvénient notamment d'engendrer des vibrations de la bande qui
obligent à limiter la pression de soufflage, donc, l'efficacité du
refroidissement.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en pro-
posant un moyen d'agir sur la température d'une bande en défilement par souf-
flage d'un gaz qui, lors du passage dans la zone de refroidissement ou de ré-
chauffage, engendre des vibrations de la bande dans le passage de la zone de
refroidissement ou de réchauffage limitées, même pour des pressions de souf-
flage importantes.
A cet effet, l'invention concerne un procédé d'action sur la température
d'une bande en défilement par soufflage de gaz selon lequel on projette sur
cha-
que face de la bande une pluralité de jets de gaz s'étendant en direction de
la sur-
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
3
face de la bande, et disposés de telle sorte que les impacts des jets de gaz
sur
chaque face de la bande sont répartis aux noeuds d'un réseau bidimensionnel.
Les impacts des jets sur une face ne sont pas en regard des impacts des jets
sur
l'autre face, et les jets de gaz sont issus de buses tubulaires alimentées par
au
moins un caisson de répartition et dont les têtes s'étendent à distance du
caisson
de répartition de façon à laisser libre un espace de circulation du gaz en
retour
parallèlement au sens longitudinal de la bande et perpendiculairement au sens
longitudinal de la bande.
Les jets de gaz peuvent être perpendiculaires à la surface de la bande.
L'axe d'au moins un jet de gaz peut former un angle avec la perpendiculaire
à la surface de la bande.
De préférence, les réseaux bidimensionnels de répartition des impacts de
jets sur chacune des faces de la bande sont périodiques, de même type et de
même pas.
Les réseaux sont par exemple du type hexagonal.
Plus préférentiellement, les impacts des jets sur une même face de la
bande sont répartis aux noeuds du réseau bidimensionnel pour former une maille
polygonale complexe dont le nombre de côtés est compris entre 3 et 20, de
pério-
dicité égale à 1 pas dans le sens travers de la bande et comprise entre 3 et
10 pas
dans le sens longitudinal de la bande, de telle sorte que les traces des
impacts
des jets de soufflage adjacentes soient jointives sur une face de la bande
dans le
sens travers de ladite bande. On notera que le caractère jointif des traces
des im-
pacts de jets de soufflage adjacentes signifie que les traces peuvent aussi se
che-
vaucher.
De préférence, le réseau correspondant à une face et le réseau correspon-
dant à l'autre face sont décalés l'un par rapport à l'autre et le décalage est
compris
entre 1/4 de pas et 3/4 de pas.
Le gaz peut être un gaz de refroidissement, un mélange gaz/eau, ou en-
core un gaz chaud, notamment un gaz de combustion d'un brûleur.
Avantageusement, la longueur des buses est comprise entre 20 et 200mm.
L'invention concerne également un dispositif comprenant au moins deux
modules de soufflage disposés en regard l'un de l'autre de part et d'autre
d'une
zone de défilement d'une bande, chaque module de soufflage étant constitué
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
4
d'une pluralité de buses tubulaires s'étendant depuis au moins un caisson de
ré-
partition, en direction de la zone de défilement d'une bande, les buses étant
dis-
posées de telles sorte que les impacts des jets sur chaque face d'une bande
sont
répartis aux noeuds d'un réseau bidimensionnel, et les modules de soufflage
sont
adaptés pour que les impacts de jets sur une face ne soient pas en regard des
impacts de jets sur l'autre face.
De préférence, les réseaux bidimensionnels, selon lesquels les impacts de
jets sont répartis, sont des réseaux périodiques de même type et de même pas.
Les réseaux peuvent être de type hexagonal.
Plus préférentiellement, les impacts des jets sur une même face de la
bande sont répartis aux noeuds du réseau bidimensionnel pour former une maille
polygonale complexe dont le nombre de côtés est compris entre 3 et 20, de
pério-
dicité égale à 1 pas dans le sens travers de la bande et comprise entre 3 et
10 pas
dans le sens longitudinal de la bande, de telle sorte que les traces des
impacts
des jets de soufflage adjacentes soient jointives sur une face de la bande
dans le
sens travers de ladite bande.
De préférence, les modules de soufflage sont adaptés pour que le réseau
correspondant à une face et le réseau correspondant à l'autre face soient
décalés
l'un par rapport à l'autre, le décalage étant compris entre 1/4 de pas et 3/4
de pas.
Les axes de soufflage des buses peuvent être perpendiculaires au plan de
défilement d'une bande.
L'axe de soufflage d'au moins une buse peut former un angle avec la per-
pendiculaire au plan de défilement d'une bande.
Les orifices de soufflage des buses peuvent avoir une section ronde, poly-
gonale, oblongue ou en forme de fente.
Les modules de soufflage sont du type avec reprise de gaz ou sans reprise
de gaz.
De préférence, chaque module de soufflage est constitué d'un caisson de
répartition sur lequel les buses de soufflage sont implantées.
L'invention s'applique notamment aux installations de traitement en continu
de bandes métalliques minces telles que les bandes en acier ou en aluminium.
Ces traitements sont par exemple des recuits continus, des traitements de revê-
tement au trempé tels que la galvanisation ou l'étamage. Elle permet d'obtenir
des
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
intensités d'échanges thermiques avec la bande élevées sans engendrer des vi-
brations inacceptables de la bande.
L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limita-
tive en regard des figures annexées dans lesquelles :
5 - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une bande en défi-
lement dans un module de refroidissement par soufflage d'un gaz ;
- la figure 2 est une vue de la répartition des impacts de jets de gaz sur les
zones de soufflage d'une première face et de la deuxième face d'une bande ;
- la figure 3 montre la superposition des répartitions des impacts de jets de
refroidissement sur les deux faces d'une même bande ;
- la figure 4 est une représentation schématique de la mesure du déplace-
ment latéral d'une bande dans un dispositif de refroidissement ;
- la figure 5 représente l'évolution du déplacement latéral de la bande dans
un dispositif de refroidissement par soufflage d'une part dans le cas où les
jets de
soufflage d'une face et d'une autre face sont décalés l'un par rapport à
l'autre, et
d'autre part dans le cas où les jets des deux faces sont en regard l'un de
l'autre ;
- la figure 6 est une représentation de la torsion moyenne d'une bande en
défilement dans un dispositif de refroidissement par soufflage en fonction de
la
pression de soufflage, d'une part dans le cas où les jets de soufflage des
deux
faces sont décalés les uns par rapport aux autres, et d'autre part dans le cas
où
les jets de soufflage des deux faces sont en regard les uns des autres ;
- la figure 7 représente l'évolution du déplacement latéral de la bande dans
un dispositif de refroidissement par soufflage d'une part dans le cas où la
bande
est refroidie par un dispositif de soufflage conforme à l'invention, et
d'autre part
dans le cas où la bande est refroidie par un dispositif de soufflage au
travers de
fentes conforme à l'art antérieur ;
- la figure 8 est la représentation schématique de la sortie d'une
installation
de revêtement au trempé comportant un dispositif de refroidissement.
- la figure 9 représente l'évolution du déplacement latéral de la bande re-
froidie dans un dispositif de refroidissement par soufflage dans
l'installation de
revêtement au trempé de la figure 8, mesurée au niveau du module d'essorage,
d'une part dans le cas où les jets de soufflage d'une face et d'une autre face
sont
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
6
décalés l'un par rapport à l'autre, et d'autre part dans le cas où les jets de
souf-
flage des deux faces sont en regard l'un de l'autre ;
- la figure 10 représente l'évolution du déplacement latéral de la bande re-
froidie dans un dispositif de refroidissement par soufflage dans
l'installation de
revêtement au trempé de la figure 8, mesuré au niveau du module de refroidisse-
ment, d'une part dans le cas où les jets de soufflage d'une face et d'une
autre face
sont décalés l'un par rapport à l'autre, et d'autre part dans le cas où les
jets de
soufflage des deux faces sont en regard l'un de l'autre ;
- la figure 11 présente l'évolution dans du coefficient d'échange thermique
en fonction de la puissance de soufflage des modules de soufflage, dans un dis-
positif de refroidissement par soufflage de la figure 8, d'une part selon
l'invention
où les jets de soufflage d'une face et d'une autre face sont décalés l'un par
rapport
à l'autre, et d'autre part dans un dispositif de refroidissement conforme à
l'art anté-
rieur où les jets de soufflage des deux faces sont en regard l'un de l'autre ;
- la figure 12 représente une répartition des impacts des jets de gaz sur une
face d'une bande en défilement assurant un soufflage uniforme sur la surface
de
la bande.
L'installation de refroidissement par soufflage d'un gaz repéré générale-
ment par 1 à la figure 1 est constituée de deux modules de soufflage 2 et 3
dispo-
sés de part et d'autre d'une bande en défilement 4. Chaque module de soufflage
est constitué d'un caisson de répartition 21 d'une part et 31 d'autre part,
tous les
deux alimentés en gaz sous pression.
Chacun des caissons de répartition est de forme généralement parallélépi-
pédique avec une face 22 pour l'un et 32 pour l'autre, de forme généralement
rec-
tangulaire, disposées en regard l'une de l'autre et sur lesquels sont
implantés une
pluralité de buses de soufflage cylindriques 23 d'une part et 33 de l'autre.
Ces bu-
ses cylindriques sont des tubes d'une longueur de l'ordre de 100 mm et pouvant
être comprise entre 20 mm et 200 mm, de préférence entre 50 et 150 mm, et
ayant un diamètre intérieur par exemple de 9,5 mm mais pouvant être compris
entre 4 mm et 60 mm. Ces tubes sont répartis sur les faces 22 et 32 des
caissons
de répartition de façon à ce que les impacts des jets de soufflage sur une
face de
la bande soient répartis selon un réseau bidimensionnel qui, de préférence,
est un
réseau périodique dont la maille peut être carrée ou losange de façon à
constituer
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
7
une répartition du type hexagonal. La distance entre deux tubes adjacents est
par
exemple de 50 mm, et peut être comprise entre 40 mm et 100 mm. Le nombre de
buses par face d'un caisson de répartition d'un module de refroidissement,
peut
atteindre quelques centaines. La distance entre la tête des buses et la bande
peut
être comprise entre 50 et 250 mm. Afin d'obtenir une telle répartition des
impacts
des jets sur la bande, lorsque les buses génèrent des jets parallèles entre
eux, la
répartition des buses sur chaque caisson est faite selon un réseau
bidimensionnel
identique au réseau bidimensionnel de répartition des impacts de jets sur la
bande. Mais, lorsque les jets ne sont pas tous parallèles entre eux, la
répartition
des buses sur un caisson est différente de la répartition des impacts des jets
sur la
surface de la bande.
Dans le mode de réalisation, représenté à la figure 2, les tubes sont répartis
pour que les impacts 24 des jets émis par le module de soufflage 2 sur la face
A
de la bande soient répartis aux noeuds d'un réseau bidimensionnel qui, dans
l'exemple représenté, est un réseau périodique du type hexagonal, dont le pas
p
est indiqué. Les buses de soufflage du deuxième module de soufflage 3, sont ré-
parties sur le caisson de répartition 31 de façon à ce que les impacts 34 des
jets
de gaz sur la face B de la bande soient également répartis aux noeuds d'un ré-
seau bidimensionnel périodique de type également hexagonal, et de maille éga-
lement égale à p. Les deux réseaux bidimensionnels correspondant d'une part à
la
face A et d'autre part à la face B sont décalés l'un par rapport à l'autre de
telle
sorte que les impacts 34 des jets de gaz de la face B ne sont pas en regard
des
impacts 24 des jets de gaz sur la face A, de sorte que ces impacts sont en
quin-
conce.
Le décalage est adapté pour que les impacts des jets sur une face soient
en regard des espaces laissés libres entre les impacts des jets sur l'autre
face.
De ce fait, comme cela est représenté à la figure 3, dans laquelle les im-
pacts des jets sur la face A et les jets sur la face B sont représentés de
façon su-
perposée, on obtient une répartition dense de l'ensemble des points d'impact
des
jets de soufflage sur les deux faces.
Une telle répartition des points d'impact des jets de soufflage sur chacune
des faces de la bande a l'avantage de mieux répartir les contacts des jets de
souf-
flage avec les surfaces de la bande, et donc d'assurer un refroidissement plus
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
8
homogène que lorsque les jets sont en regard les uns des autres. Par voie de
conséquence, le coefficient d'échange thermique entre la bande et le gaz est
amé-
lioré. Cette répartition des jets a également l'avantage de diminuer les
contraintes
exercées sur la surface de la bande. En outre, cette répartition des jets
réduit sen-
siblement les vibrations de la bande et par conséquent le débattement latéral
et la
torsion de la bande.
Les inventeurs ont constaté que pour obtenir une réduction sensible des vi-
brations de la bande, la répartition des points d'impact sur la surface de la
bande
n'a pas nécessairement besoin d'être selon un réseau bidimensionnel du type
hexagonal, ni que le décalage entre les deux réseaux soit égal à un demi pas.
En effet, l'essentiel est d'une part que le gaz en retour, c'est-à-dire le gaz
qui a été soufflé contre la bande et qui doit se dégager, puisse s'échapper en
cir-
culant entre les buses aussi bien perpendiculairement que parallèlement au
sens
de défilement de la bande, et d'autre part que les points d'impact ne soient
pas en
regard les uns des autres, le décalage entre les deux réseaux pouvant être com-
pris, par exemple, entre un quart de pas et trois quart de pas. Ce décalage
peut se
faire soit dans le sens de défilement de la bande, soit dans le sens
perpendiculaire
au défilement de la bande.
Les inventeurs ont également constaté que les buses de soufflage de gaz
peuvent avoir des sections de formes diverses. Ce peut être par exemple des
ori-
fices de soufflage de section circulaire ou de section polygonale, par exemple
tels
que des carrés ou des triangles, ou encore des formes oblongues, ou même en
forme de fentes de faible longueur.
En revanche, il est important que le soufflage se fasse par l'intermédiaire de
buses de type tubulaire dont la tête s'étend à une distance suffisamment impor-
tante des faces latérales des caissons de répartition de façon à permettre une
évacuation du gaz en retour, par circulation à la fois parallèlement au sens
de défi-
lement de la bande et perpendiculairement au sens de défilement de la bande.
En
effet, c'est la combinaison de la bonne répartition de l'évacuation des gaz et
de la
répartition des points d'impact des jets de gaz sur la surface de la bande qui
per-
met d'obtenir une bonne stabilité de la bande.
A titre d'exemple, on a comparé le comportement vibratoire d'une bande en
défilement entre deux modules de soufflage de forme rectangulaire d'une
longueur
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
9
de 2200 mm, munis de tubes cylindriques d'une longueur de 100 mm et de diamè-
tre de 9,5 mm disposés selon un réseau du type hexagonal avec un pas de 50
mm, les deux modules de soufflage étant disposés l'un en face de l'autre de
telle
sorte que la distance entre la tête des buses et la bande soit de 67 mm. On a
dis-
posé entre ces deux modules de soufflage, une bande d'acier de 950 mm de
large, de 0,25 mm d'épaisseur, soumise à une tension constante. On a fait
varier
la pression d'alimentation des caissons de répartition entre 0 et 10 kPa au-
dessus
de la pression atmosphérique, et on a mesuré le déplacement latéral de la
bande
à l'aide de trois lasers disposés dans le sens de la largueur de la bande
comme
représenté à la figure 4, avec un laser 40A disposé dans l'axe de la bande qui
mesure la distance da, un laser 40G disposé sur le côté gauche de la bande qui
mesure la distance dg à une distance D de 50 mm environ du bord de la bande,
et
d'autre part un troisième laser 40D disposé sur le côté droit de la bande à
une dis-
tance D d'environ 50 mm du bord de la bande, et qui mesure la distance dd.
Les distances da, dg, dd sont les distances à une ligne parallèle au plan mé-
dian de la zone de défilement de la bande.
A l'aide de ces mesures, on peut déterminer le déplacement moyen de
la bande égal à 1/3 (dg + da + dd), et la torsion qui est égale Idg - ddl
(valeur abso-
lue de l'écart entre les déplacements latéraux).
Pour mesurer ces deux grandeurs, on fait des enregistrements pendant le
soufflage. Pour le déplacement latéral, on détermine la distance moyenne pic à
pic
des déplacements latéraux. Pour la torsion, on détermine l'amplitude moyenne
de
la torsion.
Sur les figures 5 et 6, on a représenté d'une part les déplacements latéraux,
et d'autre part les torsions moyennes, pour les modules de refroidissement
selon
l'invention dont les jets de gaz sont décalés les uns par rapport aux autres
(les jets
de gaz d'une face sont décalés par rapport aux jets de gaz de l'autre face),
et
d'autre part pour des modules de refroidissement de soufflage identiques aux
mo-
dules précédents, mais pour lesquels les jets de soufflage d'une face sont en
re-
gard des jets de soufflage de la face opposée.
Comme on peut le constater sur la figure 5, la courbe 50 qui est relative à
des modules de soufflage conformes à l'invention, montre une évolution lente
des
amplitudes de déplacement pic à pic de la bande qui passe d'environ 15 mm pour
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
une surpression de soufflage de 1 kPa, à environ 30 mm pour une surpression de
soufflage de 10 kPa. Sur cette figure également, la courbe 51 qui représente
l'évolution de l'amplitude de déplacement pic à pic pour des modules de
soufflage
dont les jets de soufflage d'une face sont en face des jets de soufflage sur
l'autre
5 face, montre que l'amplitude de déplacement de la bande pour une surpression
de
soufflage de l'ordre de 1 kPa est toujours de 15 mm mais que cette amplitude
augmente d'une façon plus importante que dans le cas précédent, et atteint
envi-
ron 55 mm pour une pression de soufflage de 9 kPa puis dépasse 100 mm pour
une pression de soufflage de 10 kPa.
10 Ces courbes montrent qu'avec le dispositif selon l'invention, il est
possible
de faire passer la bande entre les deux modules de soufflage écartés d'une dis-
tance telle que la distance entre la tête des buses et la bande est de 67 mm,
avec
des pressions de soufflage pouvant atteindre 10 kPa, alors qu'avec des modules
de soufflage dans lesquels les jets de soufflage sur une face sont en regard
des
jets de soufflage sur l'autre face, il n'est possible d'utiliser ces
dispositifs que pour
des surpressions de soufflage sensiblement inférieures à 9 kPa.
De la même façon, la courbe 52 de la figure 6, qui représente l'évolution du
vrillage ou de la torsion en fonction de la pression de soufflage montre
qu'avec les
dispositifs selon l'invention, le vrillage reste inférieur à 4 mm même pour
des sur-
pressions de soufflage allant jusqu'à 10 kPa. En revanche, avec des caissons
dont les jets ne sont pas décalés par rapport aux autres, le vrillage peut
atteindre
24 mm pour des surpressions de soufflage de 9 kPa.
Afin de comparer le comportement de la bande lorsqu'elle est refroidie à
l'aide des modules de soufflage conformes à l'invention et des modules de souf-
flage conformes à l'art antérieur dans lesquels les caissons de répartition
soufflent
de l'air au travers des fentes s'étendant latéralement, on a mesuré
l'amplitude de
déplacement de la bande en fonction de la surpression de soufflage, pour des
dis-
tances entre les têtes des buses de soufflage et la surface de la bande de 67
mm,
85 mm et 100 mm, d'une part avec les modules de soufflage conformes à
l'invention, d'autre part avec des modules de soufflage conformes à l'art
antérieur.
Ces résultats sont représentés à la figure 7 dans laquelle les courbes 54,
55, 56 relatives à la bande refroidie par un dispositif de soufflage conforme
à
l'invention pour des distances respectivement de 67 mm, 85 mm et 100 mm, sont
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
11
quasiment superposées et montrent que pour des surpressions de soufflage pou-
vant atteindre 10 kPa, les amplitudes de déplacement restent inférieures à 30
mm.
Les courbes 57, 58, 59 relatives à la bande refroidie à l'aide des dispositifs
conformes à l'art antérieur qui soufflent le gaz à travers des fentes
s'étendant sur
la largeur de la bande, correspondent à des distances entre les buses de souf-
flage et la bande respectivement de 67 mm, 85 mm et 100 mm. Ces courbes mon-
trent que pour des pressions de soufflage atteignant 4 kPa, le déplacement de
la
bande dépasse 100 mm et peut atteindre 150 mm.
On a également caractérisé le comportement vibratoire d'une bande en dé-
filement dans l'installation industrielle de revêtement au trempé dans un bain
de
métal liquide repérée généralement par 200 à la figure 8, comprenant à la
sortie
du bain 201 un module d'essorage 202, et en aval du module d'essorage un mo-
dule de refroidissement repéré généralement par 203. Ce module de refroidisse-
ment comprend quatre modules de soufflage 203A, 203B, 203C et 203D, de forme
rectangulaire d'une longueur d'environ 6500 mm et d'une largeur de 1600 mm.
Chaque module de soufflage est muni de buses cylindriques d'une longueur de
100 mm et de diamètre de 9,5 mm disposées selon un réseau du type hexagonal,
avec un pas de 60 mm. Les quatre modules de soufflage sont disposés de façon à
former deux blocs 204 et 205 de deux modules 203A, 203B et 203C, 203D res-
pectivement, disposés en regard l'un de l'autre de part et d'autre d'une zone
de
défilement d'une bande 206. La distance entre la tête des buses et la bande
est
de 100 mm. En outre, pour effectuer les essais décrits ci-dessous, on a d'une
part
disposé un premier moyen de mesure des déplacements latéraux de la bande 207
entre les deux blocs 204 et 205 de modules de soufflage, à environ 13 mètres
en
aval du module d'essorage, et d'autre part disposé un deuxième moyen de me-
sure des déplacements latéraux de la bande 208 en sortie du module d'essorage
202. Les deux moyens de mesure sont du type de celui qui est représenté à la
figure 4. Cependant, alors que le premier moyen de mesure 207 disposé au ni-
veau des modules de soufflage comporte de lasers, le deuxième moyen de me-
sure 208 disposé en sortie du module d'essorage comporte des capteurs
inductifs.
Pour faire les essais, on a fait défiler une bande d'acier de 0,27 mm
d'épaisseur, qui, en sortie du bain, présentait une température élevée, de
l'ordre
de 400CC, et qui devait présenter une température i nférieure à 250`C à la
sortie du
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
12
module de refroidissement. On a fait défiler la bande à vitesse constante et
on a
fait varier la pression de soufflage. En outre, on a fait des essais d'une
part avec
des caissons de soufflage conformes à l'invention, c'est-à-dire dont les buses
sont
disposées de telle sorte que les impacts des jets sur une face de la bande ne
soient pas en regard des impacts des jets sur l'autre face de la bande,
d'autre part
avec des caissons selon l'art antérieur, c'est-à-dire tels que les impacts des
jets
sur une face soient en regard des impacts des jets sur l'autre face.
Une première série de mesures du déplacement de la bande a été réalisée
à l'aide du premier moyen de mesure 207 disposé entre les deux blocs de modu-
les de soufflage. A cet effet, on a fait varier la pression d'alimentation des
modules
de soufflage et mesuré le déplacement de la bande à l'aide de trois lasers
dispo-
sés dans le sens de la largeur de la bande en défilement.
Une seconde série de mesures du déplacement de la bande a également
été réalisée en amont du module de refroidissement dans le sens de défilement
de la bande et en aval du module d'essorage, à une distance de quelques centi-
mètres de ce dernier. Cette seconde série de mesures a été réalisée à l'aide
du
deuxième moyen de mesure 208.
Pour obtenir ces deux séries de mesures, on réalise des enregistrements
pendant le soufflage, dans des conditions de production identiques pour les
essais
relatifs à l'art antérieur et à l'invention. Pour mesurer le déplacement
latéral de la
bande, on a déterminé l'amplitude moyenne pic à pic des déplacements latéraux
de la bande.
Sur la figure 9, on a représenté les résultats de la première série de mesu-
res, c'est à dire les déplacements latéraux de la bande (distance pic à pic)
en
fonction de la puissance de soufflage, effectuée au niveau du module de souf-
flage.
La courbe 91 qui est relative à un module de refroidissement 203 conforme
à l'invention, montre une quasi constance des amplitudes de déplacement pic à
pic de la bande. Les amplitudes de déplacement oscillent autour de 2 à 3 mm
pour une surpression de soufflage variant de 0,7 kPa à 4 kPa.
La courbe 92 représente l'évolution des amplitudes de déplacement pic à
pic pour un module de refroidissement conforme à l'art antérieur. Cette courbe
92
montre que les amplitudes de déplacement de la bande pour une surpression de
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
13
soufflage variant de 1,5 kPa à 2,7 kPa augmentent de manière exponentielle.
Ces
déformations limitent les capacités de refroidissement du dispositif et par
voie de
conséquence la productivité du procédé de fabrication. En effet, Il a été
constaté
que les déformations engendraient une dégradation de la qualité du produit
lors-
qu'elles sont trop importantes, ce qui conduit à limiter la pressions de
soufflage à
au plus 2,5 kPa environ.
Lorsque les déformations de la bande au niveau des modules de soufflage
sont trop importantes, on constate également une dégradation du produit au ni-
veau du module d'essorage, en amont du module de refroidissement. En effet les
vibrations se propagent le long de la bande depuis les modules de soufflage
jus-
qu'au module d'essorage, et peuvent provoquer des défauts de qualité du
produit.
La seconde série de mesures effectuées au niveau du module d'essorage, permet
d'évaluer la répercussion au niveau du module d'essorage des vibrations de
bande engendrées au niveau des modules de soufflage.
Sur la figure 10, on a représenté les résultats de la seconde série de mesu-
res. La courbe 102 représente les amplitudes de déplacement pic à pic dans le
cas du dispositif conforme à l'art antérieur. Pour une pression de soufflage
variant
de 1,2 à 3,0 kPa, les amplitudes de déplacement au niveau du module d'essorage
augmentent de manière exponentielle en passant d'environ 2,5 mm à environ 9
mm, allant jusqu'à provoquer la détérioration du produit. Cet effet des fortes
pres-
sions de soufflage sur l'amplitude des déformations de la bande, nécessite de
limi-
ter la puissance de soufflage sensiblement en dessous de 2,8 kPa.
Sur cette même figure, la courbe 101, relative au dispositif de refroidisse-
ment conforme à l'invention, reste sensiblement horizontale, en dessous de 1,8
mm, pour une pression de soufflage variant de 0,5 kPa à 3,5 kPa.
Ces résultats montrent qu'avec des modules de soufflage conforme à
l'invention, les amplitudes des déplacement latéraux de la bande sont
considéra-
blement réduits, cette réduction pouvant aller jusqu'à les diviser par un
facteur
pouvant dépasser 5.
En outre, les inventeurs ont remarqué la disparition de la mise en torsion de
la bande dans le cas du dispositif conforme à l'invention, tant au niveau du
module
de refroidissement qu'au niveau du module d'essorage, et ce qu'elle que soit
la
puissance des jets de refroidissement.
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
14
Par ailleurs, on a représenté sur la figure 11, l'évolution du coefficient
d'échange thermique en fonction de la pression de soufflage des modules de
souf-
flage, afin de comparer les performances de refroidissement des dispositifs de
refroidissement conforme à l'invention à celles des dispositifs de
refroidissement
conforme à l'art antérieur. Sur cette figure, la courbe 111 correspond à
l'invention
et la courbe 112 à l'art antérieur. Les deux courbes sont croissantes et
montrent
que la puissance de refroidissement augmente lorsque la pression de soufflage
augmente. Cependant, la courbe relative à l'art antérieur s'arrête pour une
pres-
sion de soufflage de 2,0 kPa car, au-delà, les vibrations engendrent une
détériora-
tion du produit. Ainsi, la puissance maximale de refroidissement est de 160
W/m2.CC. En revanche la courbe relative à l'invention se prolonge pour des
pres-
sions de soufflage allant jusqu'à 3.5 kPa ce qui permet d'atteindre une
puissance
de refroidissement de 200 W/m2.CC. L'invention permet donc d'augmenter très
sensiblement le pouvoir d'extraction de la chaleur de la bande en défilement.
Ces résultats montrent qu'en utilisant un dispositif selon l'invention, il est
possible de refroidir la bande avec des pressions de soufflage relativement
impor-
tantes tout en ayant des vibrations de la bande très limitées.
Le lecteur comprendra que les valeurs numériques indiquées ci-dessus
pour les domaines d'utilisation du module de refroidissement correspondent aux
conditions d'essai particulières et notamment à l'épaisseur, à la largeur et à
la vi-
tesse de défilement de la bande.
Dans l'exemple qui vient d'être décrit, les jets de soufflage sont dirigés per-
pendiculairement à la surface de la bande, mais il peut être avantageux
d'incliner
toute ou partie des jets de soufflage par rapport à la perpendiculaire à la
bande.
En particulier, il peut être intéressant d'orienter les jets de gaz situés sur
les bords
de la bande vers l'extérieur de la bande. Il peut également être intéressant
d'orienter toute ou partie des jets dans le sens de défilement de la bande ou,
au
contraire, à l'opposé du sens de défilement de la bande, de manière à forcer
l'évacuation du gaz soufflé ou du mélange gaz/eau après impact sur la bande et
ainsi favoriser les échanges thermiques.
On notera également que le gaz de soufflage, qui est un gaz pur ou un mé-
lange de gaz, peut être de l'air ou un mélange constitué d'azote et
d'hydrogène ou
tout autre mélange de gaz. Ce gaz peut être à une température inférieure à la
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
température de la bande. Le soufflage est alors utilisé pour refroidir la
bande.
C'est le cas, par exemple, en sortie de galvanisation à chaud ou en sortie
d'un
traitement de recuit d'une bande.
Mais, le gaz soufflé peut être un gaz chaud, et en particulier peut être un
5 gaz de combustion de brûleur, et peut être destiné à réaliser un
préchauffage
d'une bande avant de la faire pénétrer dans une installation de traitement
thermi-
que.
Les buses peuvent être toutes disposées sur un seul et même caisson de
répartition, de forme généralement plate, ou bien être réparties sur une
pluralité de
10 caissons de répartition, ces caissons de répartition pouvant être par
exemple des
tubes s'étendant sur la largeur de la bande.
Lorsque les caissons de répartition sont des tubes, ils peuvent également
être orientés parallèlement au sens de défilement de la bande.
Il est donc possible avec l'invention de réduire très sensiblement les vibra-
15 tions de bande générées au niveau des caissons de répartition, de réduire
très
sensiblement les vibrations de bande au niveau du module d'essorage,
d'augmenter sensiblement les puissances de refroidissement des caissons de ré-
partition, de garantir une très bonne qualité du produit, et par voie de consé-
quence d'augmenter sensiblement la productivité du procédé de fabrication.
Dans un mode de réalisation de l'invention préféré, les buses de soufflage
sont disposées sur les caissons de répartition, de telle sorte que les impacts
des
jets de soufflage se chevauchent sur une face de la bande dans le sens travers
de
ladite bande.
Cette disposition dans laquelle les impacts de jets de soufflage sur une face
de la bande ne sont pas en regard des impacts de jets sur l'autre face de la
bande, mais dans laquelle les impacts des jets sur chacune des faces de la
bande
se chevauchent présente l'avantage d'éviter la formation de défauts sur la
bande,
appelés lignes de jets, dans le sens de défilement de la bande et parallèles
les
unes aux autres dans le sens travers de la bande.
En effet, lorsque les impacts des jets de gaz sont disposés de telle sorte
qu'ils forment des lignes de jets, ces lignes de jets se manifestent par des
traînées
d'oxydation dans le cas du réchauffage d'une bande par soufflage d'un gaz
chaud,
comme par exemple de l'air chaud. Dans le cas du refroidissement d'une bande
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
16
revêtue pas trempé à chaud dans un bain de métal liquide, elles se manifestent
sur la bande par une succession de lignes de revêtement d'aspect de surface
dif-
férent. Par exemple, dans le cas de la galvanisation d'une bande, celle-ci
présente
à l'issue du refroidissement dans un dispositif de refroidissement ne
comprenant
pas de chevauchement des jets d'impact sur une même face de la bande, par une
succession de lignes d'aspect de surface brillante et de lignes d'aspect de
surface
matte.
Pour éviter la formation de ces lignes de jet, on peut disposer les buses de
telle sorte que les impacts des jets sur une face de la bande soient réparties
selon
plusieurs lignes s'étendant chacune sur la largeur de la bande, chaque ligne
com-
portant une pluralité d'impacts de diamètre d déterminé et répartis
régulièrement
selon un pas p, les impacts de deux lignes successives ou de deux groupes de
lignes successifs étant décalées latéralement de telles sortes que les lignes
de
jets résultant des différentes lignes conduisent à des lignes de jets qui
recouvrent
l'ensemble de la largeur de la bande.
A la figure 12, on a représenté un exemple de répartition des impacts qui
assure une bonne uniformité des actions des jets sur toute la surface de la
bande.
On a représenté sur cette figure, une partie du réseau formé par les im-
pacts des jets sur une face d'une bande 300. Ce réseau est formé par un motif
constitué de quatre lignes d'impacts qu'on peut diviser en deux groupe : un
pre-
mier groupe constitué de deux lignes d'impacts 301A et 301B, et un deuxième
groupe de deux lignes d'impacts 304A et 304B. Chaque ligne 301A, 301B, 304A
et 304B est constituée d'impacts 302A, 302B, 305A et 305B, respectivement, ré-
partis régulièrement avec un pas p. Dans chacun des groupes, la deuxième ligne
301B ou 304B, se déduit de la première ligne 301A ou 301B, respectivement,
d'une part par une translation latérale d'un demi pas soit p/2, et d'autre
part, par
une translation longitudinale d'une longueur I. En outre, le deuxième groupe
de
lignes, constitué des lignes 305A et 305B, se déduit du premier groupe de
lignes
301A et 301B par une translation latérale d'une distance d égale au diamètre d
d'un impact. Avec cette disposition, les traces laissées par les impacts sur
la
bande 303A, 303B pour les impacts 302A et 302B, et 306A, 306 B pour les im-
pacts 305A et 305B, forment des bandes qui sont jointives dès lors que le
diamè-
tre d'un impact est au moins égal au quart du pas p séparant deux impacts adja-
CA 02718465 2010-09-13
WO 2009/112654 PCT/FR2008/051895
17
cents sur une même ligne. Lorsqu'on souhaite augmenter le nombre d'impacts, on
peut étendre le réseau en reproduisant la répartition des impacts qui vient
d'être
décrite par translation d'une longueur égale à quatre fois la distance I
séparant
deux lignes successives. On obtient ainsi un réseau périodique dont la maille
est
un polygone complexe.
Dans l'exemple qui vient d'être décrit, on utilise quatre lignes d'impacts
pour assurer une bonne couverture de la bande par les traces des impacts.
Mais,
l'homme du métier comprendra que d'autres dispositions sont possibles. Et, en
particulier la bonne couverture de la surface de la bande peut être obtenue
par
une répartition des impacts des jets des buses de soufflage sur une même face
de
la bande aux noeuds d'un réseau bidimensionnel en formant une maille
polygonale
complexe dont le nombre de côtés est compris entre 3 et 20, de périodicité
égale
à 1 pas dans le sens de la largeur de la bande et comprise entre 3 et 20 pas
dans
le sens longitudinal de la bande. Cette répartition doit être adaptée en
tenant
compte notamment de la largeur d'un impact d'un jet d'une buse de soufflage.
L'homme du métier sait faire une telle adaptation.
Avec de telles répartitions des impacts, les inventeurs ont constaté la dis-
parition du défaut de lignes de jet dans le cas de modules de refroidissement
conformes à l'invention.
