Dispositif de soufflage de gaz sur une face d'un matériau en bande en défilement

La présente invention concerne un dispositif de soufflage de gaz sur une surface d'un matériau en bande en défilement.

L'invention concerne tout particulièrement les lignes de traitement de bandes d'acier ou d'aluminium utilisant au moins une chambre de refroidissement par jets de gaz, ou une section de refroidissement par jets de gaz, telles que les lignes de traitement thermique, en particulier les lignes de recuit continues, ou telles que les lignes de revêtement, en particulier les lignes de galvanisation. Les lignes de traitement concernées pourront également requérir un soufflage de gaz pour un préchauffage de bandes, comme on en trouve pour la chromata- tion avec recuit de bandes métalliques, au cours de laquelle un vernis protecteur déposé est séché par souf- flage d'air chaud.

L'invention n'est cependant pas limitée au domaine d'utilisation précité, et concerne plus généralement le soufflage de gaz sur une surface d'un matériau en bande en défilement qui peut être un matériau non métal - lique, par exemple du papier, ou de la matière plastique, en vue d'un traitement de séchage, de refroidissement ou de revêtement selon le cas.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

II est connu depuis longtemps d'utiliser des dis- positifs de soufflage de gaz sur une ou deux faces d'une bande métallique en défilement, en particulier en vue de son refroidissement.

On pourra ainsi se référer aux documents US-A-3 116 788 et US-A-3 262 688 qui décrivent différents systè- mes de soufflage de gaz à partir de caissons creux ou

d'éléments creux tubulaires disposés dans la direction longitudinale de la bande ou dans une direction transversale à la direction de défilement de celle-ci. Ces documents enseignent d'utiliser des jets de gaz inclinés par rapport à la normale au plan de la bande en défilement, afin d'améliorer la stabilité de la bande en cours de défilement .

Plus récemment, il a été proposé de canaliser le flux du gaz soufflé en prévoyant des caissons équipés de tubes de soufflage, avec une inclinaison des tubes de soufflage vers les bords de la bande, principalement pour éviter les vibrations de la bande en défilement lors de son refroidissement par soufflage de jets de gaz, comme cela est décrit dans le document WO-A-01/09397. Le document US-A- 6 054 095 enseigne également d'incliner vers les bords de la bande des tubes de soufflage équipant des caissons, l'agencement des tubes de soufflage étant choisi pour avoir une meilleure homogénéité de la température de la bande. Les différentes recherches précitées visant à améliorer l'homogénéité de la température de la bande dans une direction transversale sont intéressantes, mais cela ne résout aucunement les problèmes posés dans la zone des bords libres de la bande en défilement. Ces problèmes sont à la fois d'ordre thermique dans la mesure où les effets de bords rendent difficile l'homogénéité de température, mais aussi d'ordre aérodynamique dans la mesure où les jets de gaz puisés à partir de deux caissons disposés de part et d'autre de la bande en défilement, créent des turbulences qui perturbent à la fois la stabilité de la bande et l'homogénéité de l'atmosphère au voisinage des bords libres de ladite bande en défilement .

Les problèmes précités se compliquent encore lors de changements de format de bande, en particulier de largeur de bande .

Lorsque l'on passe d'une largeur de bande impor- tante à une largeur de bande plus faible, il est bien entendu opportun d'être en mesure, si tant est que cela soit possible, de limiter le soufflage de gaz dans les zones de bords entre lesquelles ne passe plus de bande en défilement . Pour tenter de résoudre ce problème, on a déjà proposé de fractionner l'intérieur du caisson et de sa conduite d'alimentation, en agençant des partitions fixes qui définissent des espaces intérieurs dont l'extrémité aval se situe au niveau des entrées des buses tubulaires d'injection de gaz. L'extrémité amont de chacun de ces espaces intérieurs reçoit un organe de régulation du débit, du type par exemple clapet rotatif. Dans ce cas, si l'on ferme les deux clapets associés aux espaces débouchant au niveau des bords et que l'on ouvre les autres - clapets, le débit de soufflage ne concerne que la zone centrale de sortie du caisson creux. Un tel système s'avère cependant dans la pratique très contraignant, car il est très fréquent qu'une bande se trouve à cheval sur deux espaces adjacents, de sorte qu'il faut systématique- ment prévoir d'ouvrir le clapet extrême car la bande peut se déplacer jusqu'à 100 mm de part et d'autre de sa position centrale, dans une direction transversale, lors de son défilement. Ainsi, si l'on veut préserver une bonne homogénéisation de refroidissement, on est obligé de pré- voir une largeur de soufflage systématiquement en excès, et par suite un débit anormalement élevé au regard des véritables besoins en gaz de soufflage.

On a par ailleurs utilisé le système précité à clapets et compartimentage pour générer des forces de soufflage différentes sur la largeur de la bande en défi-

lement, afin de pouvoir incliner celle-ci en vue d'obtenir une stabilité plus ou moins améliorée. On a également utilisé une différenciation des débits de soufflage pour générer des forces de soufflage importantes aux extrémi- tés et des forces faibles au centre de la bande en défilement, ce qui permet d'effectuer un détuilage de ladite bande et d'éviter qu'elle ne touche les caissons ou les buses de soufflage.

Il a été également proposé de se servir de ce système à clapets et compartimentage pour ajuster l'homogénéisation transversale de la bande en défilement en soufflant plus ou moins fort sur la bande. Dans ce cas, le réglage est effectué manuellement, et contrôlé par un scanner pyrornétrique . Le document JP-61 257429 A décrit un ensemble de deux caissons de soufflage entre lesquels défile une bande d'acier à refroidir. La face active de chaque caisson présente des fentes transversales pour le soufflage d'un gaz de refroidissement, et cette face est équipée intérieurement de deux volets latéraux pivotant plan sur plan sur celle-ci, de façon à faire varier la largeur des fentes dans la direction de défilement de la bande, cette largeur décroissant dans le sens de défilement de ladite bande de façon à exercer un refroidissement progressive- ment plus énergique dans la partie centrale de la bande. Il est à noter que les deux volets latéraux pivotants sont solidaires de la face active du caisson, et que les bords desdits volets sont toujours obliques par référence à la direction de défilement de la bande. Il ne s'agit donc pas d'un réglage selon la largeur du matériau, mais seulement de faire varier la largeur de la zone de refroidissement pour une bande de largeur donnée.

On trouve une adaptation à la largeur de bande dans le document JP 57- 171626 A, pour un refroidissement par eau. Dans ce document, le caisson (unique) de refroi-

dissement est équipé de buses d'aspersion dont les entrées sont sélectivement alimentées par le biais de deux pistons mobiles transversalement.

Une telle adaptation se retrouve également dans le document GB-2 096 490 A, avec des tiroirs transversaux mobiles associés aux fentes de projection d'un liquide de refroidissement .

Le document JP-58 185 717 A illustre un système d'écrans (figure 5) permettant de faire varier la largeur de la zone de refroidissement de part et d'autre d'un plan médian orthogonal de la bande, mais en association avec des caissons inclinables.

Le document JP- 63 077564 A illustre un système complexe de tiroirs mobiles transversalement permettant d'alimenter sélectivement les buses d'injection de fluide pour tenir compte de la largeur de la bande concernée.

Le document DE-31 46 656 A décrit enfin un tube de refroidissement à opercules mobiles permettant de tenir compte de la bande concernée. II existe donc un besoin d'un dispositif plus souple, notamment capable de réagir facilement et avec précision lors de transitions de largeurs de bandes, et si possible d'améliorer les performances du soufflage de gaz . OBJET DE L'INVENTION

L'invention vise à proposer un dispositif de soufflage de gaz ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations des systèmes antérieurs mentionnés plus haut, et en particulier bien adapté aux transitions modi- fiant les largeurs de bandes en défilement qui sont à traiter, tout en optimisant à la fois les aspects thermiques et aéroliques du soufflage, et ce pour un coût d'installation restant raisonnable.

L'invention vise également à proposer un disposi- tif de soufflage procurant plus de souplesse au niveau

des débits de gaz, en évitant une alimentation excessive au regard des besoins réels en gaz de soufflage.

DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION Le problème technique précité est résolu confor- mément à l'invention grâce à un dispositif de soufflage de gaz sur une face d'un matériau en bande en défilement, comportant au moins un caisson creux dont une paroi tournée vers la face concernée du matériau en bande est équipée d'une pluralité d'orifices de soufflage permettant de diriger du gaz vers ladite face du matériau en bande, le caisson creux étant en outre équipé latéralement, au moins d'un côté de celui-ci par référence à un plan médian perpendiculaire au plan de la bande, d'un organe mobile d'obturation ayant pour fonction d'occulter sélecti- vement certains des orifices de soufflage en vue d'adapter la largeur de la zone de soufflage à la largeur du matériau en bande concerné, ledit organe mobile d'obturation ayant un bord adjacent à la surface intérieure de la paroi équipée d'orifices de soufflage, et un bord adjacent à une paroi latérale du caisson creux.

De préférence, les bords de l'organe mobile d'obturation sont et restent essentiellement parallèles à la direction de défilement de la bande.

Ainsi, l'organe mobile d'obturation peut être dé- placé ad libitum en fonction des besoins, et en particulier des largeurs de bandes différentes.

A ce titre d'ailleurs, il convient de noter que les largeurs de bandes vont en général de 400 mm à 2200 mm, mais que seulement 30% à 40 % d'un carnet annuel de commande concernent des bandes de longueur maximale. Par suite, comme le débit réellement nécessaire est plus faible pour une largeur de bande plus faible, le fait de garder le même débit avec une bande plus étroite autorise une augmentation de la vitesse de défilement de la bande, ce qui améliore donc encore les capacités de production.

Conformément à un mode particulier de réalisation, l'organe mobile d'obturation est un volet rigide dans son plan.

Il pourra alors s'agir d'un volet pivotant, ou d'un volet mobile en translation dans une direction latérale au voisinage de et parallèlement à la surface intérieure de la paroi équipée d'orifices de soufflage, ledit volet passant dans ce cas par une fente de la paroi latérale du caisson creux. En variante, on pourra prévoir que l'organe mobile d'obturation est un volet déformable qui est en appui contre la surface intérieure de la paroi équipée d'orifices de soufflage et contre la surface intérieure d'une paroi latérale du caisson creux. II pourra s'avérer avantageux de prévoir que le volet constituant l'organe mobile d'obturation est guidé dans son mouvement par des glissières dans lesquelles circulent des galets attelés audit volet.

D'une façon générale, on pourra prévoir que l'or- gane d'obturation est déplacé d'une position à l'autre par actionnement de moyens mécaniques et/ou électriques et/ou hydrauliques, tels que des vérins ou des systèmes à crémaillère .

Avantageusement, le caisson creux sera équipé, des deux côtés de celui-ci, d'un organe mobile d'obturation.

Conformément à un mode d'exécution particulièrement avantageux, pour le cas d'un dispositif comportant deux caissons creux entre lesquels le matériau en bande est destiné à défiler, de façon que le soufflage de gaz concerne simultanément les deux faces de la bande en défilement, il sera alors avantageux de prévoir que les deux caissons creux sont équipés chacun d'au moins un organe mobile d'obturation en regard l'un de l'autre. Avantageusement encore, le dispositif de souf-

flage de gaz comporte une pluralité d'organes mobiles d'obturation dont le mouvement individuel est commandé par une unité centrale commune.

Il pourra s'agir d'un dispositif de soufflage dans lequel les orifices de soufflage sont constitués par des buses tubulaires saillant au moins en partie à l'extérieur de la paroi concernée du caisson creux, auquel cas l'organe mobile d'obturation sera agencé pour occulter sélectivement l'entrée de certaines buses tubulai- res.

Il pourra s'agir en variante d'un dispositif de soufflage dans lequel les orifices de soufflage sont constitués par des perçages de la paroi concernée du caisson creux, auquel cas l'organe d'obturation sera agencé pour occulter sélectivement l'entrée ou la sortie de certains perçages .

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

II sera fait référence dans la suite aux figures des dessins annexés, où :

- la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de soufflage de gaz conforme à l'invention, comportant ici deux caissons creux entre lesquels circule un matériau en bande, chaque caisson creux étant ici équipé latéralement, et de chaque côté, d'un volet mobile d'obturation, et chaque volet étant ici mobile en translation dans une direction latérale ; - la figure 2 est une coupe du dispositif de la figure 1 selon le plan médian Q, passant par l'axe central, la figure permettant de mieux distinguer les quatre volets mobiles d'obturation ;

- les figures 3 et 4, analogues aux figures 1 et 2, illustrent une variante dans laquelle les volets mobi-

les d'obturation sont agencés avec un mouvement de pivotement pour passer d'une position à une autre ;

- les figures 5 et 6, analogues aux précédentes, illustrent une autre variante dans laquelle l'organe mo- bile d'obturation est un volet déformable ;

- les figures 7A et 7B sont des vues partielles en coupe illustrant le fonctionnement d'un volet mobile d'obturation du type de ceux qui sont illustrés aux figu- ^' res 1 et 2 , avec un exemple de moyens de commande asso- ciés, ici sous forme de pignon et crémaillère, et ce respectivement en position d'ouverture maximale et de fermeture maximale du volet mobile d'obturation ; et

- les figures 8A et 8B illustrent de la même façon un volet du type de ceux illustrés sur les figures 3 et 4 , respectivement dans une position d'ouverture maximale et de fermeture maximale. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISAITON PREFERE DE

L' INVENTION Les figures 1 et 2 illustrent une partie d'une installation de soufflage incluant un dispositif de soufflage de gaz noté 10 conforme à l'invention.

Le dispositif 10 comporte, de part et d'autre d'un matériau en bande de défilement noté 15, la direction de défilement étant symbolisée par la flèche 100, un caisson creux 20, le matériau en bande 15 circulant entre les deux caissons 20 en regard.

Chaque caisson creux 20, dont l'espace intérieur est noté 28, comporte une paroi arrière 21 à laquelle se raccorde une tubulure 12 d'admission de gaz de soufflage, l'alimentation en gaz de soufflage étant symbolisée par une flèche 101, une paroi frontale ou active 22 opposée à la paroi 21, qui est quant à elle tournée vers la face concernée du matériau en bande 15, ainsi que deux parois latérales 23. La paroi 22 de chaque caisson creux est équipée

d'une pluralité d'orifices de soufflage permettant de diriger du gaz vers la face concernée du matériau en bande 15. En l'espèce, les orifices de soufflage sont constitués par des buses tubulaires 30 saillant au moins en partie de la paroi 22, mais on pourra en variante prévoir que les orifices de soufflage sont constitués par des perçages de ladite paroi 22 (variante non représentée) .

En outre, la paroi 22 de chaque caisson creux présente ici un profil qui est variable dans une direc- tion D transversale à la direction 100 de défilement du matériau en bande 15, symétriquement par rapport à un plan médian Q perpendiculaire au plan de la bande 15, ce profil étant ici agencé selon un dièdre en V dont l'arête est notée 24. Ceci ne constitue naturellement qu'un exem- pie, visant à obtenir des avantages particuliers, notamment inhérents à l'effet de tuyère obtenu par les plans divergents de chaque côté vers l'extérieur, comme cela est schématisé par les flèches 102 sur la figure 2, et l'on pourra aussi bien prévoir une paroi 22 de structure plane, conformément aux réalisations traditionnelles dans le domaine.

Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, chaque caisson creux 20 est en outre équipé latéralement, au moins d'un côté de celui-ci (ici des deux côtés) par référence au plan médian Q qui est perpendiculaire au plan de la bande 15, d'un organe mobile d'obturation ayant pour fonction d'occulter sélectivement certains des orifices de soufflage, en l'occurrence ici l'entrée de certaines des buses tubulaires 30, en vue d'adapter la largeur de la zone de soufflage à la largeur du matériau en bande concerné 15, ledit organe mobile ayant un bord adjacent à la surface intérieure 25 de la paroi 22 équipée d'orifices de soufflage, et un bord adjacent à une paroi latérale 23 du caisson creux 20. Ainsi, il suffit de modifier la position de l'or-

gane mobile d'obturation pour occulter sélectivement une zone de bord, et par suite s'adapter aisément et rapidement à toute largeur de bande possible.

De préférence, les bords de l'organe mobile d'obturation sont et restent essentiellement parallèles à la direction de défilement de la bande, ce qui garantit une parfaite adaptation à des largeurs de bandes différentes .

Sur les figures 1 et 2 , on a prévu un organe mo- bile d'obturation réalisé sous la forme d'un volet 50 qui est rigide dans son plan. Le volet 50 est mobile en translation dans une direction latérale, comme cela est schématisé sur la figure 2 par les flèches 105, au voisinage de et parallèlement à la surface intérieure 25 de la pa- roi 22 équipée de buses tubulaires 30.

Les figures 7A et 7B permettent de bien comprendre le fonctionnement de tels organes mobiles d'obturation.

Sur ces figures, on distingue le volet mobile d'obturation 50, dont un bord 54, qui est à l'intérieur du caisson creux 20, est adjacent à la surface 25 de la paroi 22 équipée d'orifices de soufflage, et dont l'autre bord 55, qui passe par une fente associée 23' de la paroi latérale 23 dudit caisson, est donc adjacent à ladite pa- roi latérale, l'autre extrémité 55' dudit volet restant alors à l'extérieur dudit caisson. Sur ces figures, on a illustré schématiquement un exemple de mécanisme d'ac- tionnement du volet mobile d'obturation 50, ces moyens notés 51 étant ici réalisés sous la forme d'un système à pignon et crémaillère, avec une crémaillère 52 fixée au volet mobile 50 et un pignon 53 calé sur l'arbre de sortie d'un moteur d' actionnement non représenté ici, dont le carter est solidaire du bâti fixe de l'installation de soufflage. On pourra en variante prévoir des systèmes à vérin hydraulique, ou plus généralement tous types de

moyens adéquats mécaniques et/ou électriques et/ou hydrauliques .

Sur les figures 7A et 7B, on distingue l'entrée

26 de chacune des buses tubulaires 30, ces buses tubulai- res étant pour illustrer le propos, numérotées 30.1 à

30.5.

Sur la figure 7A, le volet 50 est en position de dégagement maximal, de sorte que les buses 30.1 à 30.5 sont toutes concernées par le gaz de soufflage. Cette po- sition correspond à une largeur de bande maximale. La flèche 105A rappelle que le volet est en position d'ouverture de dégagement maximale .

Sur la figure 7B, on a illustré une position de rentrée maximale du volet d'obturation 50, position dans laquelle les buses les plus à l'extérieur 30.1 à 30.4 ont leur entrée 26 qui est occultée, tandis que l'entrée de la buse 30.5 reste dégagée, de sorte que seule la buse

30.5, et naturellement les buses suivantes en allant vers le plan médian Q, sont concernées par le soufflage. Cette position correspond à la largeur de bande la plus étroite. La flèche 105B est là pour rappeler la position d'occultation maximale du volet mobile d'obturation 50.

Les figures 3 et 4 illustrent une variante dans laquelle le volet rigide noté 60 a un mouvement quelque peu différent par rapport au mode de réalisation précédent. En effet, le volet 60 est pivotant, en ayant un bord 64 adjacent à la surface intérieure 25 de la paroi 22 équipée de buses tubulaires 30, et un bord 65 adjacent à la surface intérieure d'une paroi latérale 23 du cais- son creux 20.

On pourra se reporter aux figures 8A et 8B pour mieux appréhender le fonctionnement d'un tel mode de réalisation.

Sur ces figures 8A et 8B, on a illustré- un moyen de guidage évitant le coincement du volet mobile d'obtu-

ration 60 lors de son déplacement, avec des galets d'extrémité 64' circulant dans des glissières 66.

Sur la figure 8A, les entrées 26 de toutes les buses tubulaires 30.1 à 30.5 sont dégagées, tandis que sur la figure 8B, les entrées 26 des buses tubulaires 30.1 à 30.4 sont occultées, et l'entrée de la buse tubu- laire 30.5 est dégagée. On retrouve donc le même effet que pour le mode de réalisation précédent.

Les figures 5 et 6 illustrent encore une autre variante, dans laquelle le volet mobile noté 70 est un volet déformable, par exemple articulé à la façon d'un store, lequel volet est en appui contre la surface intérieure 25 de la paroi 22 équipée de buses latérales 30 et contre la surface intérieure d'une paroi latérale 23 du caisson creux 20. Là encore, un bord 74 du volet 70 reste adjacent à la surface intérieure 25 tandis que l'autre bord 75 reste adjacent à la paroi latérale 23.

Le système de glissières illustré aux figures 8A et 8B pourra naturellement être envisagé pour les varian- tes des figures 1, 2 et 5, 6.

Dans la pratique, en cas de pluralité d'organes mobiles d'obturation 50, 60, 70, le mouvement individuel de chacun de ces organes mobiles d'obturation sera de préférence commandé par une unité centrale commune, non représentée ici, liée au centre de pilotage du process.

Ainsi que cela a été dit plus haut, le bord 54, 64, 74 de chaque organe mobile d'obturation 50, 60, 70 est et reste parallèle à la direction 100 de défilement de la bande. On est ainsi parvenu à réaliser un dispositif de soufflage de gaz particulièrement performant, et qui permet d'adapter aisément et rapidement la largeur de la zone de soufflage à la largeur du matériau en bande concerné . De plus, en cas d'occultation de certains orifi-

ces de soufflage, on dispose d'un débit supérieur au débit réellement nécessaire, ce qui permet d'améliorer encore les performances, notamment en augmentant la vitesse de défilement de la bande. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut . On pourra en particulier agencer les orifices de soufflage non pas sous forme de buses tubulaires, mais sous forme de perçages de la paroi concernée du caisson creux (variante non illustrée), auquel cas l'organe mobile d'obturation sera agencé pour occulter sélectivement l'entrée (organe intérieur au caisson) ou la sortie (organe extérieur au caisson) de certains perçages, avec les mêmes effets d'adaptation que ceux décrits plus haut pour les buses tubulaires.

On pourra également utiliser des caissons creux agencés différemment, en particulier des caissons tubulaires .

Enfin, on aura compris que l'invention est utilisable aussi bien pour une bande en défilement vertical que pour une bande en défilement horizontal.