EP0084335A2 - Dispositif d'hypertrempe sur bande d'un métal ou d'un alliage métallique liquide - Google Patents
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- B22D11/0685—Accessories therefor for cooling the cast product during its passage through the mould surfaces by cooling the casting belts
Definitions
- the present invention relates to the rapid or hyper quenching technique, on a strip, according to which a liquid jet of the product to be hyper soaked - metal or alloy - is sprayed onto a moving strip, generally metallic, traveling at high speed, in contact with which this jet is subjected to a very brutal cooling (106 ° C / s), and brought to the state of thin ribbon.
- the present invention calls for the projection of liquid sprayed into fine droplets on the moving strip, this liquid advantageously being water.
- the first object of the invention is therefore, in a method of hyper-tempering a metal or a metal alloy by spraying onto a movable strip moving at high speed with a jet of the product to be hyper-soaked in the liquid state, the improvement consisting in that said strip is cooled by spraying onto it a sprayed liquid and, in particular, water.
- water spraying is therefore carried out on the face of the strip opposite to that on which contact is made with the product to be treated.
- a box for gas cushion with Coanda effect in order to avoid wetting the face of the strip on which the hyper-tempering takes place, there is, facing it and at least at the level of the area where the spraying is carried out, a box for gas cushion with Coanda effect.
- downstream of the spraying means are available, in the direction of travel of the strip, means for removing excess water such as squeegees, brushes and suction openings, the box for effect cushion.
- means for removing excess water such as squeegees, brushes and suction openings, the box for effect cushion.
- a vacuum box has also been successfully used, arranged downstream of the other means of evacuation (squeegees and brushes) and of the cushion with Coanda effect on which these take support.
- This vacuum box has two slots with a cross-section very close to that of the strip allowing the passage of the latter with a very low air intake.
- the entire cooling installation is placed inside an enclosure under slight depression, avoiding splashes of coolant and vapor emissions towards the casting zone.
- the invention thus provides a device allowing a very fine adjustment of the temperature of the strip, which proves to be a particularly critical parameter of the hyperhardening, an optimum temperature of strip appearing for each product to be produced, all other parameters being maintained. unchanged.
- the appended schematic drawing illustrates an embodiment of a hyperhardening device according to the invention.
- This device comprises a steel strip 1 driven at high speed (about 40 m / s) on two pulleys 2, 2 ', one of which is powered, preferably the downstream pulley 2', in the direction of advance of the strand upper of the strip, in order to keep it perfectly taut.
- the hyper-dipped tape 3 is formed on the upper face of the upper strand 1a of the strip 1, by projection of a product to be hyper-dipped, from a crucible 4 into a refractory product such as silica comprising an ejection orifice 5.
- a first Coanda 6 box is placed, ensuring in particular that the strip is held in position.
- This box has, against the strip, a flat surface pierced with holes aligned along the axis of the strip and regularly spaced.
- the water spray cooling device proposed by the invention is arranged, in the version represented by the drawing, at the level of the lower strand 1b of the strip.
- This device comprises, placed opposite the underside of this strand, a second box 11 with Coanda effect, of geometry similar to that of box 6.
- the orifices of the two boxes are supplied with compressed air.
- a water sprayer 12 is arranged opposite the upper face of the lower strand 1b of the strip, above the box 11 and in the vicinity of its "upstream" end (relative to the movement of the strip).
- a rotary cylindrical brush 14 rotating in the direction of the arrow f, completes the spinning of the strip.
- boxes 16 under vacuum, comprising slots or openings arranged in the immediate vicinity of the edges of the strip, so as to suck the water discharged towards the edges of the strip by the squeegees 13.
- the strip 1 has a length of 4 meters and a section of 13 x 0.8 mm.
- This strip is driven by the pulley 2 'at a speed of around 40 m / s.
- the flat surface of the box 6 facing the strip L has a length of 50 cm and a width of 10 cm. It is pierced with holes with a diameter of 1.5 mm, aligned along the axis of the strip, with a spacing of 25 mm. These holes are supplied with pressurized air with a flow rate of approximately 10m 3 / h normal.
- the box 11 has a geometry identical to that of the box 6 and is supplied with air under the same conditions.
- the rotary brush 14 has a diameter equal to 100 mm.
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Abstract
L'invention concerne l'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage métallique par projection de ce métal ou de cet alliage à l'état liquide sur une bande mobile (1) défilant à grande vitesse.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on refroidit ladite bande (1) par projection sur celle-ci d'un liquide pulvérisé, notamment de l'eau, et que l'on utilise le débit de liquide pulvérisé comme moyen de réglage de la température de la bande (1).
La température de la bande (1) peut avantageusement être maintenue au-dessus de la température du liquide pulvérisé.
Description
- La présente invention concerne la technique de trempe rapide ou hypertrempe, sur bande, selon laquelle un jet liquide du produit à hypertremper -métal ou alliage- est projeté sur une bande mobile, généralement métallique, défilant à grande vitesse, au contact de laquelle ce jet est soumis à un refroidissement très brutal (106°C/s), et amené à l'état de ruban mince.
- Pour que l'opération puisse se dérouler en continu, il convient d'assurer constamment l'élimination de la chaleur cédée à la bande mobile par le produit à traiter. Sans précaution spéciale, en effet, cet apport de chaleur provoque un rapide échauffement de la bande, au détriment de la qualité du produit obtenu, et entraîne très rapidement l'arrêt de la production, par collage du ruban sur la bande.
- Divers procédés ont déjà été proposés pour effectuer le refroidissement de la bande, et notamment des procédés utilisant des fluides froids injectés sur la bande, en particulier au moyen de caissons à coussins gazeux à effet Coanda, tels que décrit par la demande de brevet français déposée le 18 Juillet 1980, sous le n° 80 15918. Ces procédés nécessitent cependant des dispositifs de grand encombrement, dès que les débits de produits à hypertremper deviennent importants.
- Pour éviter cet inconvénient, la présente invention fait appel à la projection de liquide pulvérisé en fines gouttelettes sur la bande mobile, ce liquide étant avantageusement de l'eau.
- L'invention a par conséquent pour premier objet, dans un procédé d'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage métallique par projection sur une bande mobile défilant à grande vitesse d'un jet du produit à hypertremper à l'état liquide, le perfectionnement consistant en ce que ladite bande est refroidie par projection sur celle-ci d'un liquide pulvérisé et, notamment,d'eau.
- Cette technique, bien connue dans d'autres domaines, exige, dans le cas considéré, l'observation d'un certain nombre de précautions.
- En effet, les essais effectués par les inventeurs on montré que, si la surface de la bande mobile qui se présente sous le jet liquide chaud porte des traces d'eau, celle-ci se vaporise au contact du jet, donnant lieu.à un phénomène de caléfaction, qui perturbe le contact entre produit et bande et, par conséquent, la formation du ruban hypertrempé. Or on a constaté aussi que, si la surface de la bande a été mouillée, lors de la pulvérisation visant à son refroidissement, il est très difficile de la sécher avant qu'elle ne se présente à nouveau sous le jet liquide chaud, c'est-à-dire en un temps très court (par exemple de l'ordre du dixième de seconde pour une bande de 4 m de longueur entraînée à une vitesse d'environ 30 m/s). De plus, cette même surface doit évidemment être maintenue protégée au maximum contre l'oxydation pour conserver ses qualités dans le processus d'hypertrempe.
- Selon l'invention, on effectue donc la pulvérisation d'eau sur la face de la bande opposée à celle sur laquelle on réalise le contact avec le produit à traiter.
- En outre, de préférence, afin d'éviter de mouiller la face de la bande sur laquelle s'effectue l'hypertrempe, on dispose, en regard de celle-ci et au moins au niveau de la zone où est réalisée la pulvérisation, un caisson pour coussin gazeux à effet Coanda.
- De préférence, encore, on dispose en aval des moyens de pulvérisation, dans le sens du défilement de la bande, des moyens d'évacuation de l'eau exédentaire tels que raclettes, brosses et ouïes d'aspiration, le caisson pour coussin à effet Coanda se prolongeant avantageusement au moins jusqu'à la zone où sont disposés ces moyens.
- Il est d'ailleurs possible de régler le débit du ou des pulvérisateurs de telle manière que la température de la bande ne soit pas abaissée au-dessous de la température d'ébullition du liquide pulvérisé (100°C dans le cas de l'eau), et donc que la bande ne soit pas "mouillée", les raclettes et brosses servant alors essentiellement pendant la phase de réglage, puis jouant seulement un rôle de sécurité.
- Enfin, pour l'élimination des dernières traces du liquide de refroidissement, on a également utilisé avec succès une boite à vide, disposée en aval des autres moyens d'évacuation (racletteset brosses) et du coussin à effet Coanda sur lequel ceux-ci prennent appui. Cette boîte à vide comporte deux fentes de section très voisine de celle de la bande permettant le passage de celle-ci avec une rentrée d'air très faible.
- En outre, avantageusement, l'ensemble de l'installation de refroidissement est disposé à l'intérieur d'une enceinte sous légère dépression, évitant les projections de liquide de refroidissement et les émissions de vapeur vers la zone de coulée .
- L'invention fournit ainsi un dispositif permettant un réglage très fin de la température de la bande, qui s'avère être un paramètre particulièrement critique de l'hypertrempe, une température optimale de bande apparaissant pour chaque produit à fabriquer, tous autres paramètres étant maintenus inchangés.
- Le dessin schématique annexé illustre une forme de réalisation d'un dispositif d'hypertrempe conforme à l'invention.
- Ce dispositif comprend une bande 1 en acier entraînée à grande vitesse (environ 40 m/s) sur deux poulies 2, 2', dont l'une est motrice, de préférence la poulie aval 2', dans le sens d'avancement du brin supérieur la de la bande, afin de maintenir celui-ci parfaitement tendu. Le ruban hypertrempé 3 est formé sur la face supérieure du brin supérieur la de la bande 1, par projection d'un produit à hypertremper, à partir d'un creuset 4 en un produit réfractaire tel que de la silice comportant un orifice d'éjection 5.
- Au voisinage de la zone d'impact dudit produit et, dans le cas du dessin, en regard de la face de la bande opposée audit impact, est disposé un premier caisson à effet Coanda 6 assurant notamment le maintien en position de la bande. Ce caisson présente, contre la bande, une surface plane percée de trous alignés selon l'axe de la bande et régulièrement espacés.
- Le dispositif de refroidissement par pulvérisation d'eau proposé par l'invention est disposé, dans la version représentée par le dessin, au niveau du brin inférieur lb de la bande.
- Ce dispositif comporte, placé en regard de la face inférieure de ce brin, un second caisson 11 à effet Coanda, de géométrie analogue à celle du caisson 6. Les orifices des deux caissons sont alimentés en air comprimé.
- Un pulvérisateur 12 d'eau est disposé en regard de la face supérieure du brin inférieur lb de la bande, au-dessus du caisson 11 et au voisinage de son extrémité "amont" (par rapport au mouvement de la bande).
- Il comporte deux buses concentriques, l'une, centrale, pour l'amenée du liquide à pulvériser, et l'autre, annulaire, pour l'air comprimé.
- En aval du pulvérisateur 12 sont disposées deux raclettes 13 en caoutchouc dur, présentant une surface plane contre la bande.
- A la place de ces raclettes 13 ou en plus, de préférence en aval, une brosse cylindrique rotative 14, tournant dans le sens de la flèche f, complète l'essorage de la bande.
- L'ensemble de ces organes est avantageusement disposé sous une hotte 15 avec aspiration, dont la jupe vient se raccorder sur le plateau du caisson.
- Il est avantageux, en outre, de disposer en aval des raclettes 13, de part et d'autre de la bande, des caissons 16 sous dépression, comportant des fentes ou ouïes disposées à proximité immédiate des rives de la bande, de manière à aspirer l'eau évacuée vers les bords de la bande par les raclettes 13.
- A titre d'exemple, on décrit ci-après un dispositif de ce type dans lequel la bande 1 a une longueur de 4 mètres et une section de 13 x 0,8 mm. Cette bande est entraînée par la poulie 2' à une vitesse d'environ 40 m/s.
- La surface plane du caisson 6 tournée vers la bande L a une longueur de 50 cm et une largeur de 10 cm. Elle est percée de trous d'un diamètre de 1,5 mm, alignés selon l'axe de la bande, avec un espacement de 25 mm. Ces trous sont alimentés en air sous pression avec un débit d'environ 10m3/h normaux.
- Le caisson 11 a une géométrie identique à celle du caisson 6 et est alimenté en air dans les mêmes conditions.
- La brosse rotative 14 a un diamètre égal à 100 mm.
- Ce dispositif a notamment été utilisé pour fabriquer un ruban d'un alliage vitreux de formule : Fe75,6C11 p8 Cr 5 Si0,4, dans les conditions suivantes
- - débit de l'alliage : 40 kg/h,
- - température de l'alliage : environ 1 200°C,
- - distance du nez du pulvérisateur 12 à la bande 1 : 2 cm,
- - débits d'alimentation du pulvérisateur 12 :
- eau : environ 30 1/h,
- . air comprimé environ 10 m3/h normaux,
- - raclettes 13 première raclette à environ 20 cm du pulvérisateur 12,
- - alimentation des caissons 6 et 11 10 m3/h normaux d'air comprimé pour chaque caisson,
- - température de la bande (mesurée par pyrométrie infrarouge) : de préférence comprise entre 60 et 80°C.
- Dans de telles conditions, avec une mise en régime très rapide et très stable, il a été possible d'obtenir un ruban d'alliage Fe75,6 C11 p8 Cr5 SI0,4 amorphe ou à très faible taux de cristallisation, c'est-à-dire très correctement hypertrempé.
Claims (12)
1.- Procédé d'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage métallique par projection de ce métal ou de cet alliage à l'état liquide sur une bande mobile (1) défilant à grande vitesse, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on refroidit ladite bande (1) par projection sur celle-ci d'un liquide pulvérisé, notamment de l'eau, et que l'on utilise le débit de liquide pulvérisé comme moyen de réglage de la température de la bande (1).
2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liquide pulvérisé est projeté sur la face de la bande (1) opposée à celle sur laquelle est projeté le métal ou l'alliage métallique à l'état liquide.
3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, au niveau de la zone où est effectuée la projection de liquide pulvérisé et en regard de la face de la bande (1) sur laquelle est effectuée l'hypertrempe du métal ou de l'alliage métallique à l'état liquide, est disposé un caisson (11) apte à produire un coussin gazeux à effet Coanda.
4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le débit des moyens de pulvérisation (12) du liquide est réglé de façon telle que la température de la bande (1) ne soit pas abaissée au-dessous de la température d'ébullition de ce liquide.
5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en vue d'obtenir un ruban hypertrempé à partir d'un alliage de formule approchée Fe75,6 C11 P Cr 5 Si0,4, la température de la bande sur laquelle est projeté ledit alliage est maintenue entre 60 et 80°C.
6.- Dispositif d'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage métallique comprenant une bande (1), entraînée à grande vitesse, et des moyens (4, 5) de projection en direction de cette bande (1) dudit métal ou dudit alliage à l'état liquide, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (12) de projection d'un liquide pulvérisé, notamment d'eau, en direction de la bande (1).
7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens (12) de projection d'un liquide pulvérisé sont dirigés vers la face de la bande (1) opposée à celle sur laquelle est projeté le métal ou l'alliage à l'état liquide.
8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend, au niveau de la zone où est effectuée la pulvérisation de liquide et en regard de la face de la bande (1) sur laquelle est effectuée l'hypertrempe du métal ou de l'alliage métallique à l'état liquide, un caisson (11) apte à produire un coussin gazeux à effet Coanda.
9.- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en aval desdits moyens (12) de pulvérisation de liquide, des moyens (13, 14, 16) d'évacuation du liquide pulvérisé excédentaire.
10.- Dispositif selon les revendications 8 et 9 en combinaison, caractérisé en ce que ledit caisson (11) apte à produire un coussin gazeux à effet Coanda, s'étend au moins jusqu'à la zone desdits moyens (13, 14, 16) d'évacuation du liquide excédentaire.
11.- Dispositif selon la revendication 10:, caractérisé en ce que lesdits moyens (13, 14, 16) d'évacuation du liquide excédentaire sont disposés sous une hotte d'aspiration (15), dont la jupe est raccordée au plateau dudit caisson (11) apte à produire un coussin gazeux à effet Coanda.
12.- Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend, en aval desdits moyens (13, 14, 16) d'évacuation du liquide excédentaire, une boite à vide comprenant deux fentes de section très voisine de la bande (1) pour le passage de celle-ci.
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