Installation de refroidissement par pulvérisation
L'invention concerne une installation de traitement par pulvérisation plus particulièrement destinée au refroi¬ dissement de produits métallurgiques comportant succes¬ sivement des moyens de pulvérisation et un caisson d'as- piration disposés devant un matériau tel que plaque, tôle, etc., défilant en continu.
On a cherché, dans les installations destinées au revê¬ tement d'une sur.f ce par un produit ou un matériau pul¬ vérulent, à éviter la dispersion dudit produit ou matériau. dans l'atmosphère pour des raison écologiques et/ou écono¬ miques.
C'est ainsi que les installations de peinture manuelles ou automatiques comportent toujours des moyens d'aspira¬ tion dans lesquels le brouillard de peinture et les sol- vante sont séparés de l'air de pulvérisation avant son rejet dans l'atmosphère.
Des installations ayant les mêmes buts ont été adaptées aux opérations comportant la projection de produits pul¬ vérulents sur des surfaces déjà enduites d'un revêtement de base avant de procéder à la fixation du revêtement par traitement thermique ou chimique»
La demande de brevet européen Hβ 0 117 958 décrit un dis¬ positif destiné à recueillir un gaz chargé de poudre
métallique après que celui-ci ait servi à l'enduction d'une bande pourvue d'un revêtement de base. Le dispositif compor¬ te un caisson formé de deux carters symétriques entre les¬ quels circule la bande à recouvrir. Le caisson est divisé dans le sens de la longueur en trois compartiments, les premier et dernier compartimenta comportant des moyens pour insuffler le gaz chargé de poudre et le compartiment central présentant des fentes de reprise pour recueillir le gaz chargé de poudre métallique résiduelle. Le compartiment central est relié à l'aspiration d'un ventilateur et le gaz chargé est envoyé dans un dispositif de dosage qui rétablit la teneur en poudre avant son retour dans les oyens d'insufflation du gaz. Aux extrémités du caisson sont prévus des joints aérodynamiques pour empêcher le gaz insufflé chargé de poudre métallique de s'échapper à l'ex¬ térieur du dispositif.
Ce dispositif convient très bien pour des gaz véhiculant des poudres .sèches mais-les problèmes à résoudre sont très dif¬ férents si l'on désire, par exemple, recueillir un liquide pulvérisé comme dans le cas d'une installation de traitement thermique comportant des rampes de jets d'eau pulvérisée destinées à refroidir un matériau à haute température défi¬ lant dev-ant elles. En effet dans le cas du régime d'ébulli- tion en film (régime non mouillant) intervenant par exemple pour des tôles d'acier pour des températures de parois su¬ périeures à environ 400°C à 500°C, les gouttelettes d'eau se fractionnent au contact de la paroi à refroidir avec une très faible évaporâtion et re aillissent.
Si ces gouttelettes ne sont pas évacuées, elles grossissent et retombent sur la tôle- en produisant des accumulations d'eau. Cette eau s'évacue alors vers lea côtés de la tôle qui subissent un refroidissement plus intense que le milieu.
Pour éviter ceci, il faut créer un écoulement d'air suffi¬ sant afin de véhiculer les gouttelettes après leur fraction- nement.
L'invention a pour but de réaliser une installation de traitement par pulvérisation d'un liquide, destinée au refroidissement d'un produit métallurgique défilant en continu et à l'évacuation de l'eau pulvérisée par l'or¬ ganisation des écoulements de gaz véhiculant les goutte- lettes de manière à éviter un refroidissement dissymétri¬ que de la surface traitée.
L'invention peut notamment être utilisée pour la formation d'une zone de refroidissement modérée telle que prévue dans la demande de brevet français Nβ 84 15458 du 9 Octobre 1984 déposée par la demanderesse.
L'installation de traitement, selon l'invention, est remar¬ quable en ce qu'elle comporte devant la face supérieure du matériau et au moins en entrée et en sortie un caisson d'aspiration, une rampe de pulvérisation étant disposée entre deux caissons d'aspiration voisins.
La succession de rampes de pulvérisation et de caissons d'aspiration est organisée selon les critères suivants :
- les rampes et les caissons sont séparés par des es¬ paces libres permettant le passage de l'air venant accompagner les jets des pulvérisateurs. Le débit d'air est ainsi supérieur à celui amené par les fentes des pulvérisateurs, ce qui est favorable pour véhiculer les gouttelettes;
- .les distances entre les rampes de pulvérisation et la face à refroidir d'une part et les distances entre deux rampes de pulvérisation consécutives d'autre part sont définies de façon à organiser l'écoulement de l'air provenant du pulvérisateur et de l'air se¬ condaire pénétrant entre caisson et pulvérisateur et accompagnant le jet, cette organisation ayant pour effet de permettre de véhiculer et évacuer les goutte¬ lettes rejaillissant de la surface chaude.
En particulier la distance entre rampes de pulvérisation consécutives sera suffisante pour qu'il n'y ait sensible¬ ment pas interaction directe entre les jets des pulvérisa¬ teurs successifs et qu'il soit, de plus, possible de cons- tituer et de séparer dea zones d'écoulements dirigées vers le produit à refroidir et des zones d'écoulements s'écar¬ tant du produit|
- les caissons d'aspiration disposés entre les rampes de pulvérisation et également aux deux extrémités de la machine sont situés à l'aplomb de la zone de ren¬ contre entre les écoulements de gaz et de gouttelet¬ tes provenant de deux rampes de pulvérisation suc¬ cessives; ils comportent des jupes prévues sur les bords de l'ouverture d'aspiration confinant la zone de rejaillissement des écoulements et des gouttelet¬ tes.
• Les explications et figures données ci-après à titre d'exem¬ ple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée.
- la figure 1 représente schématique:ιent en perspective et en partie arraché un exemple d'installation de traitement selon l'invention.
- la figure 2 est une vue en perspective d'un caisson d'aspiration.
. - la figure 3 est une vue en coupe transversale du caisson selon la figure 2.
Selon l'exemple de réalisation représenté schématiquement figure 1, l'installation selon l'invention, est destinée au refroidissement d'un produit métallurgique défilant horizontalement après, par exemple, sa sortie d'un four de traitement ou d'un laminoir»
Un transporteur à rouleaux 1 , horizontal, supporte et entraîne une tôle 2 dans une installation de traitement par pulvérisation constituée selon l'exemple représenté, de quatre caissons d'aspiration 3, 4, 5, 6 disposés trans-
5 versale ent par rapport à la direction de déplacement de la tôle et de trois rampes de pulvérisation 7, 8, 9 disposée entre les caissons. Selon une réalisation préférée, les ram¬ pes sont constituées de pulvérisateurs à jet en nappe bidi- men-sionnelle tels que ceux décrits, par exemple, dans le
10 brevet français H° 2 375 911. Les jets des pulvérisateurs atteignent la tôle, s'étalent le long de sa surface puis re aillissent lors de l'interaction avec les écoulements provenant des pulvérisateurs voisins. On a constaté, et cela dans une plage de débits assez large, que les goutte-
15 lettes, formant les nappes pulvérisées issues de deux pul¬ vérisateurs voisins, après leur action de refroidissement sur la tôle, re aillissent avec l'air dans une zone rela¬ tivement limitée, centrée dans l'espace séparant les deux pulvérisateurs. Si ces gouttelettes rejaillissantes ne sont
20. pas évacuées elles grossissent et retombent sur la tôle. L'eau ainsi déposée- dans cette zone s'évacue par les bords de la tôle où elle produit des conditions de refroidissement différentes de celles initialement prévues avec l'eau pul¬ vérisée et réalisées dans la zone centrale de la tôle.
25 Afin d'éviter le grossissement des gouttelettes et leur retombée, les caissons d'aspiration sont disposés entre les pulvérisateurs au-dessus de la zone dans laquelle re¬ jaillissent les écoulements d'air et de gouttelettes, la zone étant confinée par des jupes portées par les ouver-
30 tures des caissons, dont le bord libre descend pris de la surface de la tôle. La distance séparant le bord de la jupe de la surface de la tôle permet le passage de l'écou¬ lement d'air véhiculant les gouttelettes rejaillissant après impact sur la tôle.
35 L'installation, selon l'exemple montré, étant destinée au refroidissement homogène des tôles, des rampes inférieures
10 dont les jets sont dirigés de bas en haut, sont disposées au-dessous de la tôle, et approximativement en face des ram¬ pes supérieures 7, 8, 9 de manière que la surface couverte par les jets sur la surface inférieure de la tôle, corres¬ ponde à celle couverte sur la surface supérieure par les jets des rampes supérieures. On évite ainsi les tensions produites par des différences de refroidissement sur les deux faces de la tôle et par conséquent les déformations.
Le problème de l'évacuation des gouttelettes ayant atteint la tôle ne se pose pas pour les rampes inférieures 10, les gouttelettes retombant par gravité et ne risquant pas de se rassembler sur la tôle pour modifier localement les condi¬ tions de refroidissement.
Une forme de réalisation des caissons d'aspiration est montrée figure 2β Un caisson est formé d'un châssis métal¬ lique, de forme approximativement parallélépipédique, fermé sur trois de ses côtés longitudinaux par un coffrage as¬ surant l'étanchéité. Les extrémités du caisson sont fermées par des plaques 11 portant une trappe 12 centrale donnant accès au séparateur de gouttes. Les profilés constituant la partie supérieure du châssis se prolongent à l'extérieur du coffrage pour assurer la fixation du caisson sur le bâti principal de l'installation. La paroi supérieure 13 du coffrage porte, selon l'exemple de réalisation, deux passages circulaires 14, 15 sur lesquels sont fixés des carters cylindriques 16, 17 reliés à l'aspiration de ventilateurs (non représentés).
Selon la coupe transversale de la figure 3, le caisson comporte à sa partie inférieure, approximativement dans le prolongement de ses faces latérales 18, 19, des jupes mobiles 20, 21 qui confinent et isolent la zone de rejail¬ lissement évitent, en cas de déformation de la tôle à traiter, la détérioration des caissons et permettant le passage de la tôle déformée. Cette disposition permet de placer les pulvérisateurs supérieurs à une distance suf-
fisante de la ligne de passe (par exemple 0,7m) pour autoriser le passage de tôles déformées sans détério¬ ration de la machine.
Le caisson laisse à sa partie inférieure une ouverture longitudinale 22 de relativement grande largeur, limitée d'un côté par une gouttière 23 et de l'autre par une sépa¬ ration 24 qui forme, avec une paroi supérieure 25 et une face d'un séparateur de gouttes 26, une chambre dans la¬ quelle est aspiré le mélange air-gouttelettes rejaillissant entre les jupes 20, 21. Une certaine partie des gouttelettes se déposent sur les parois et retombent dans la gouttière tandis que l'autre partie passe dans les plaques du sépara¬ teur 26 où les gouttelettes sont retenues et s'écoulent dans la partie inférieure comprise entre la séparation 24 et la paroi 19 formant une gouttière 27. Des boîtes 28, 29 prévues aux extrémités du caisson, reçoivent l'eau récupérée par les gouttières qui est conduite par des canalisations (non re¬ présentées)- à une évacuation -ou à une installation de re¬ cyclage.
Le nombre d'éléments de l'installation (caissons d'aspira¬ tion et rampes de pulvérisation) dépend de la longueur du produit à traiter mais également de la capacité de refroi¬ dissement désirée.
Quelle que soit la longueur de l'installation, donc le nombre d'éléments, elle comportera toujours un caisson d'aspiration en entrée et un caisson en sortie, ceci afin d'éviter dans la mesure du possible une dissémination dans l'atmosphère du brouillard produit par les rampes de pulvé¬ risation.
Les séparateurs de gouttes 26 peuvent, en variante, être disposés à l'extérieur des caissons d'aspiration. Dans ce cas, plusieurs caissons pourront être reliés à un seul coffre portant les séparateurs 26 et les ventilateurs d'aspiration.