EP2185747A2 - Procéde et equipment de décalaminage secondaire des bandes métalliques par projection d'eau à basse pression hydraulique - Google Patents

Procéde et equipment de décalaminage secondaire des bandes métalliques par projection d'eau à basse pression hydraulique

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EP2185747A2
EP2185747A2 EP08843858A EP08843858A EP2185747A2 EP 2185747 A2 EP2185747 A2 EP 2185747A2 EP 08843858 A EP08843858 A EP 08843858A EP 08843858 A EP08843858 A EP 08843858A EP 2185747 A2 EP2185747 A2 EP 2185747A2
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EP
European Patent Office
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nozzles
water
descaling
pressure
strip
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German (de)
English (en)
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EP2185747B1 (fr
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Valérie Leblanc
Jean-Luc Borean
Nathalie Mikler
Gilles Dussart
Sylvain Mialot
Patrice Matet
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ArcelorMittal SA
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ArcelorMittal France SA
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G3/00—Apparatus for cleaning or pickling metallic material
    • C23G3/02—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously
    • C23G3/023—Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B08B3/022—Cleaning travelling work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
    • B21B45/08—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing hydraulically

Definitions

  • the present invention relates to the descaling operation of a metal strip, in particular steel, scrolling during hot rolling before entering the milling or finishing cages of the rolling mill
  • this operation is more commonly called “secondary descaling", as opposed to the "primary” descaling which intervenes on the steel slabs at the exit of the reheating furnace before rolling.
  • secondary descaling of the steel strips is intended to rid the surface of the band of the so-called secondary scale, which is formed by rapid reoxidation of the hot metal during the stay of the strip in the open air after its primary descaling on leaving the oven. It thus intervenes doubly during the rolling, first before the entry of the strip in the roughing, and before entering the finisher rolling mill.
  • the secondary scale is generally in the form of an adherent layer of metal oxides, typically between 50 and 100 microns thick, rather irregular in appearance.
  • the secondary descaling is successful when it provides at the entrance of the finisher a steel strip having on the surface a uniform layer of residual scale of 20 to 30 microns thick just beyond, to avoid encrustations of oxides on rolling rolls.
  • the descaling operation consists schematically in impacting the surface of the moving strip by powerful water jets delivered by spray bars placed at a short distance and provided with injection nozzles fed under high pressure, typically above 130-150 bars, or even more than 200 bars in some cases. It is thus intended to combine a thermal effect (the surface temperature of the strip, around 1100 ° C. at the inlet of the descaling, drops almost instantaneously to nearly 600 ° C.) with a mechanical effect due to the large quantity of movement of water jets at impact to crack the scale and eliminate the surface by the effect of hunting.
  • a thermal effect the surface temperature of the strip, around 1100 ° C. at the inlet of the descaling, drops almost instantaneously to nearly 600 ° C.
  • This operation is conventionally carried out in a descaling box, about 1 to 2 m long, placed some 5 m upstream of the finishing cages, crossed by the steel strip in rapid rectilinear scrolling and sheltering the upper irrigation booms and lower ones with nozzles inclined counter-current of about ten degrees.
  • the object of the invention is to provide an immediately operational response to the question of reducing the costs of the secondary descaling operation, that is to say a response compatible with a simple reorganization of existing equipment, so without necessarily involve the relocation of a new complete secondary descaling equipment.
  • the subject of the invention is a method for the secondary descaling of metal strips, in particular steel, in scrolling during their hot rolling by spraying water at their surface by means of watering ramps.
  • nozzles fed with pressurized water characterized in that the nozzles are fed under low hydraulic pressure, not exceeding 30 bars (and preferably below 10 bars, but not less than about 3 bars), and that, in order to ensure a thermal effect of the water sprayed on the surface to be de-scaled quantitatively similar to the thermal effect obtained with the known method of known secondary descaling at high pressure (ie a cooling of the band which lowers the temperature of its oxidized surface at 600 ° C.), the said nozzles are dimensioned so that they deliver a surface water flow rate on the strip similar to the surface water flow delivered by the said high-press method. ion.
  • the surface water flow rate is greater than 2500 l / min / m 2 and advantageously 7500 l / min / m 2 .
  • the invention also relates to a method of secondary descaling of metal strips, in particular steel, in scrolling during their hot rolling by spraying water at their surface using nozzle irrigation booms fed with water under pressure, characterized in that the nozzles are fed under low hydraulic pressure, not exceeding 30 bars, and in that, in order to ensure a thermal effect of the water sprayed on the surface to be descaled quantitatively similar to the thermal effect obtained with the usual known high-pressure secondary descaling method, said nozzles are adjusted so that the density of the heat flux extracted from the band (EfF) resulting from the cooling of its surface by the projected water is similar to that performed with said known practice at high pressure.
  • the heat flux density extracted from the (HF) band is between 6.5 and 20 MW / m 2 for a strip temperature between 900 and 1100 ° C.
  • the heat flux density is between 10 and 11 MW / m 2 for a strip temperature between 900 and 1100 ° C.
  • the process according to the invention can also comprise different characteristics, taken alone or in combination: the nozzles are fed with a hydraulic pressure of less than 10 bars, without however going down below 3 bars,
  • the process of the invention is carried out upstream of the finishing stands of a hot rolling mill of steel strips,
  • the process of the invention is carried out upstream of the roughing cages of a hot rolling mill of steel strips.
  • the invention also relates to a secondary descaling equipment for moving metal strips, in particular steel strips, comprising watering ramps provided with water jet nozzles on the surface of the strip, characterized in that it comprises a "low pressure" water supply unit of said nozzles of the watering ramps.
  • the invention is based on the discovery that it is even more the thermal effect of the jets of water on the cooling of the oxide crust which acts in favor of the secondary descaling that their mechanical effect on the fragmentation of this oxide crust on the surface of the strip, or, in other words, the effect of "high-pressure cleaning" of the powerful jets on their impact, as previously thought.
  • thermo effect of cooling and “thermal efficiency” are equivalent. They express the fact that, during the brief residence time of the strip in the descaling box (of the order of one second only), it is a question of ensuring a fall of the temperature of the oxide layer up to about 600 0 C, whatever its temperature at the entrance of this box. It is known that the underlying physical quantity, and ordinarily measurable on a rolling train, is the extracted caloric flux density.
  • FIG. 1 is a plot of curves, called boiling curves, resulting from the experiment and showing, as a function of the surface temperature of the strip, the comparative thermal efficiency of a secondary descaling before entry to the finisher conducted with different projected water hydraulic pressures. This thermal efficiency is quantitatively translated in ordinate by the surface density of extracted heat flux (HF), given in MW / m2 of metal strip surface;
  • HF extracted heat flux
  • FIG. 2 shows the efficiency of this secondary descaling, in terms of the residual thickness of the calamine layer in microns (e c ) in a surface temperature range of the descaled steel strip (900-1050 ° C. ) deliberately chosen according to the inlet temperatures in the finishing cages.
  • the reference curve is curve A.
  • This curve A results from a conventional secondary descaling carried out using powerful water jets coming from nozzles fed at 130 bars of pressure.
  • the other two curves B and C are representative of "low pressure" jets of 8 bars each, one (curve B) resulting from tests carried out with a flow rate of water equal to that of the curve A to jets "high pressure", namely 7,500 l / min / m 2 , the other, curve C, resulting from tests conducted with a significantly lower surface flow rate: 1500 1 / min / m 2 .
  • the criterion for setting a successful "low pressure” secondary descaling according to the invention lies in the maintenance in the oxide layer of a thermal effect similar to that conventionally achieved with jets "high pressure” (curve A). This must ultimately result in a drop in the temperature of the blank 20 to 100 0 C (depending on the grade of steel to be rolled) between its entry into the watering box (typically about 1100 0 C for a carbon steel for example) and its entry into the finishing cages of the mill (typically 1030 0 C approximately).
  • This thermal effect which is thus expressed by a high rate of momentary cooling of the surface of the strip (several hundred degrees / sec) has been expressed, for the parameterization of the three curves of the graph, by a classically accessible physical quantity. from the measurement, namely the density of heat flux extracted from the product being rolled by the projected water (Heat Flux in English abbreviated, or HF), magnitude expressed in MW / m 2 .
  • this characteristic quantity is particularly suitable for dimensioning a plant.
  • the descaling because it is correlated to the cooling water flow rate per m 2 of strip (the surface water flow), which is a parameter that can easily be obtained from the definition of the operation of the descaling: schematically, at a value of HF corresponds a surface flow rate of cooling water.
  • the HF of the "High Pressure" descaling of reference (curve A) was kept constant around 10 MW / m 2 all along the watering operation (surface temperature ranging from 1100 to 600 0 C).
  • Those of the "low pressure" descaling according to the invention were maintained respectively over the same temperature range between 10 and 18 MW / m 2 in the experimental case representative of curve B and between 6 and 10 MW / m 2 for the case. of curve C.
  • the HF value is actually calculated from data specific to each descaling equipment that are, to mention only the most important, the temperature of the cooling water (here at 20 0 C for all tests) , the type of projection nozzles, the water outlet pressure of these nozzles, the distance separating the nozzle nose of the surface of the band to be descaled, as well as the opening angle of the jet at the outlet of the nozzle.
  • the low-pressure curve C which displays a significantly lower HF (slightly less than 7 MW / m 2 ), reflects a correlatively lower quality of descaling.
  • the descaling according to the invention can be carried out for a heat flux density extracted from the product of between 6.5 and 20 MW / m 2 and, when referring to the flow rate of surface water, for a flow rate higher than 2500 l / min / m2.
  • the required HF levels (of the order of 10 MW / m 2 ) could no longer be achieved, except to multiply the watering ramps, but with the risk nevertheless of not being to be able to ensure the thermal contraction effect of the oxide crust necessary for its unhooking of the metal support surface.
  • the invention can be easily implemented by operating with pumps supplied at low pressure, thereby saving energy and reducing maintenance costs, provided that the conformation of the nozzles is adapted as necessary. to ensure a flow of surface water equivalent to that which would have been practiced in high pressure configuration.
  • nozzles used for the implementation of the method of the invention will be arranged at the same distance from the strip as the distance applied during the known descaling process at high pressure.
  • Other additional advantages of using low pressure ramps in place of high pressure to achieve secondary descaling will be noted, such as:
  • the invention can not be limited to the examples described above, but applies to multiple variants and equivalents.
  • it is recalled that it relates to any form of secondary descaling, that is to say removal of calamine previously formed by hot oxidation of a metal surface in contact with the ambient air.

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Abstract

Ce procédé de décalaminage secondaire des bandes métalliques, en acier notamment, en défilement au cours de leur laminage à chaud par projection d'eau à leur surface à l'aide de rampes d'arrosage à buses alimentées en eau sous pression, se caractérise en ce que l'on alimente les buses sous basse pression hydraulique, ne dépassant pas 30 bars (de préférence en deçà de 10 bars, mais sans aller en dessous de 4 bars), et en ce que, dans le but d'assurer un effet thermique de l'eau projeté sur la surface à décalaminer quantitativement analogue à l'effet thermique obtenu avec la méthode de décalaminage secondaire connue habituelle à haute pression, à savoir un refroidissement de la bande qui abaisse sa température de surface jusqu'à 600 °C environ, afin que la densité du flux de chaleur extraite de la bande (HF) résultant du refroidissement de sa surface par l'eau projetée soit analogue à celle réalisée avec ladite pratique connue à haute pression.. L'invention s'applique à tout décalaminage secondaire, tant en amont du finisseur qu'en amont du dégrossisseur d'un train de laminage. Elle apporte une réponse immédiatement opérationnelle à la réduction des coûts du décalaminage, c'est à dire compatible avec un réaménagement des équipements industriels existants, donc sans Impliquer nécessairement la réinstallation d'un nouveau matériel complet.

Description

DECALAMINAGE SECONDAIRE ECONOMIQUE
La présente invention a trait à l'opération de décalaminage d'une bande métallique, en acier notamment, en défilement en cours de laminage à chaud avant son entrée dans les cages dégrossisseuses ou finisseuses du train de laminage
On rappelle que cette opération est plus couramment appelée "décalaminage secondaire", par opposition au décalaminage "primaire" qui lui intervient sur les brames d'acier à leur sortie du four de réchauffage avant laminage. On rappelle également que le décalaminage secondaire des bandes d'acier vise à débarrasser la surface de la bande de la calamine, dite secondaire, qui s'est formée par réoxydation rapide du métal chaud au cours du séjour de la bande à l'air libre après son décalaminage primaire à sa sortie du four. Il intervient donc doublement au cours du laminage, d'abord avant l'entrée de la bande dans le dégrossisseur, puis avant son entrée dans le finisseur du train de laminage. Par souci de simplicité, on se référera dans ce qui suit uniquement au cas du décalaminage secondaire à l'entrée du finisseur, étant entendu que ce qui est dit à ce propos s'applique pour l'essentiel également au décalaminage secondaire à l'entrée du dégrossisseur. La calamine secondaire se présente en général sous la forme d'une couche adhérente d'oxydes métalliques, classiquement entre 50 et 100 μm d'épaisseur, plutôt irrégulière d'aspect. Le décalaminage secondaire est réussi quand il fournit à l'entrée du finisseur une bande d'acier comportant en surface une couche uniforme de calamine résiduelle de 20 à 30 μm d'épaisseur à peine, guère au delà pour éviter des incrustations d'oxydes sur les cylindres de laminage.
Pour ce faire, l'opération de décalaminage consiste schématiquement à impacter la surface de la bande en défilement par des jets d'eau puissants délivrés par des rampes d'arrosage placées à faible distance et dotées de buses d'injection alimentées sous haute pression, classiquement au dessus de 130-150 bars, voire à plus de 200 bars dans certains cas. On vise ainsi à conjuguer un effet thermique (la température de surface de la bande, autour de 1 100 0C à l'entrée du décalaminage, chute quasi instantanément à près de 600 0C) avec un effet mécanique dû à la forte quantité de mouvement des jets d'eau à l'impact afin de fissurer la calamine et de l'éliminer de la surface par effet de chasse. Cette opération a classiquement lieu dans une boîte de décalaminage, longue de 1 à 2 m environ, placée à quelques 5 m en amont des cages finisseuses, traversée par la bande d'acier en défilement rectiligne rapide et abritant les rampes d'arrosage supérieures et inférieures dotées de buses inclinées à contre-courant d'une dizaine de degrés.
Quoique maillon indispensable à toute chaine d'élaboration de l'acier incorporant une phase chaude (sauf à vouloir placer le train de laminage dans son entier sous atmosphère non oxydante-ce qui n'est évidemment guère envisageable), le décalaminage secondaire reste une opération onéreuse, moins d'ailleurs par les importantes quantités d'eau qu'elle implique (l'eau utilisée est recyclée) qu'en raison des équipements à haute pression hydraulique qui la serve, et à l'égard de laquelle il convient de s'interroger sur les possibilités d'en réduire le coût, particulièrement en termes de maintenance des pompes et des circuits, et de consommation électrique.
Le but de l'invention est d'apporter une réponse immédiatement opérationnelle à la question de la réduction des coûts de l'opération de décalaminage secondaire, c'est-à-dire une réponse compatible avec un simple réaménagement des équipements existants, donc sans impliquer nécessairement la réinstallation d'un nouveau matériel complet de décalaminage secondaire.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de décalaminage secondaire des bandes métalliques, en acier notamment, en défilement au cours de leur laminage à chaud par projection d'eau à leur surface à l'aide de rampes d'arrosage à buses alimentées en eau sous pression, caractérisé en ce que l'on alimente les buses sous basse pression hydraulique, ne dépassant pas 30 bars (et de préférence en dessous de 10 bars, mais sans aller à moins de 3 bars environ), et en ce que, dans le but d'assurer un effet thermique de l'eau projeté sur la surface à décalaminer quantitativement analogue à l'effet thermique obtenu avec la méthode de décalaminage secondaire connue habituelle à haute pression (i.e. un refroidissement de la bande qui abaisse la température de sa surface oxydée à 6000C environ), on dimensionne lesdites buses afin qu'elles délivrent un débit d'eau surfacique sur la bande analogue au débit d'eau surfacique délivré par ladite méthode à haute pression.
De préférence, le débit d'eau surfacique est supérieur à 2500 1/mn/m2 et avantageusement de 7500 1/mn/m2.
L'invention concerne également un procédé de décalaminage secondaire des bandes métalliques, en acier notamment, en défilement au cours de leur laminage à chaud par projection d'eau à leur surface à l'aide de rampes d'arrosage à buses alimentées en eau sous pression, caractérisé en ce que l'on alimente les buses sous basse pression hydraulique, ne dépassant pas 30 bars, et en ce que, dans le but d'assurer un effet thermique de l'eau projeté sur la surface à décalaminer quantitativement analogue à l'effet thermique obtenu avec la méthode de décalaminage secondaire connue habituelle à haute pression , on règle lesdites buses afin que la densité du flux de chaleur extraite de la bande (EfF) résultant du refroidissement de sa surface par l'eau projetée soit analogue à celle réalisée avec ladite pratique connue à haute pression.
Dans ce cas, la densité de flux de chaleur extraite de la bande (HF) est comprise entre 6,5 et 20 MW/m2 pour une température de bande comprise entre 900 et 1100 0C. Avantageusement, la densité de flux de chaleur est comprise entre 10 et 11 MW/m2 pour une température de bande comprise entre 900 et 1100 0C.
Le procédé selon l'invention peut également comprendre différentes caractéristiques, prises seules ou en combinaison : - on alimente les buses avec une pression hydraulique inférieure à 10 bars, sans toutefois descendre en deçà de 3 bars,
- le procédé de l'invention est mené en amont des cages finisseuses d'un train de laminage à chaud de bandes d'acier,
- le procédé de l'invention est mené en amont des cages dégrossisseuses d'un train de laminage à chaud de bandes d'acier.
Enfin, l'invention porte également sur un équipement de décalaminage secondaire de bandes métalliques en défilement, de bandes en acier notamment, comprenant des rampes d'arrosage pourvue de buses de projection d'eau à la surface de la bande, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité "basse pression" d'alimentation en eau desdites buses des rampes d'arrosage.
Comme on l'aura sans doute déjà compris, l'invention repose sur la découverte que c'est bien plus l'effet thermique des jets d'eau sur le refroidissement de la croûte d'oxydes qui agit en faveur du décalaminage secondaire que leur effet mécanique sur la fragmentation de cette croûte d'oxydes à la surface de la bande, ou, dit autrement, que l'effet "nettoyage haute pression" des jets puissants à leur impact, comme on le pensait jusqu'ici.
Pour caractériser cette similarité d'effet thermique entre le procédé de l'invention et le procédé classique haute pression, on parlera soit en débit d'eau surfacique, étant entendu que ce débit doit être réglé selon la température de la bande à l'entrée du décalaminage, soit en densité de flux de chaleur extraite de la bande qui intègre à la fois les paramètres de température de bande et de débit d'eau surfacique. Mais quelque soit l'une ou l'autre façon de s'exprimer et de caractériser le procédé, il s'agit de la même considération de base à savon- l'utilisation de la basse pression en préservant l'effet thermique engendré par l'utilisation de jets haute pression. Tant en amont des cages finisseuses qu'en amont des cages dégrossisseuses, la réussite du décalaminage secondaire se trouve être en fait directement et quasiment uniquement liée à l'efficacité thermique du refroidissement de la couche d'oxydes à éliminer, ce indépendamment donc de la pression d'alimentation des buses des rampes d'arrosage. Dit autrement, à efficacité thermique égale, la qualité du décalaminage secondaire obtenu sera la même, que l'on décalamine à jets haute pression ou non.
On souligne, pour éviter toute confusion, que les expressions utilisées ici d1" effet thermique du refroidissement" et d"' efficacité thermique" sont équivalentes. Elles expriment le fait que, au cours du bref temps de séjour de la bande dans la boîte de décalaminage (de l'ordre de la seconde à peine), il s'agit d'assurer une chute de la température de la couche d'oxydes jusqu'à environ 6000C, ce quelque soit sa température à l'entrée de cette boîte. On sait que la grandeur physique sous-jacente, et ordinairement mesurable sur un train de laminage, est la densité de flux calorique extrait. Dès lors, le remplacement des jets puissants habituels (100 bars et au delà) par des- jets "basse pression" (moins de 30 bars) suffît à assurer- la contraction thermique de la croûte d'oxydes, contraction qui va se traduire par des décollements de cette croûte, parachevés par l'énergie des jets qui, quoique modeste, suffit ici amplement à la tâche pour rendre alors aisé l'enlèvement de la calamine par simple action de balayage et d'entrainement à l'eau ruisselant à la surface.
Ces effets en cascade sont obtenus avec des jets "basse pression", conformément à l'invention, pour peu, comme on l'a déjà dit, qu'on leur fasse assurer le même niveau de refroidissement de la couche d'oxydes sur la bande qu'avec les jets "haute pression", niveau de refroidissement qui sera en fait atteint en conservant tout simplement le débit surfacique d'eau de refroidissement sur la bande.
Ainsi, le remplacement de l'alimentation en eau habituelle "haute pression" par une alimentation "basse pression", devient une solution immédiatement applicable industriellement pour bénéficier ainsi d'un avantage économique considérable sans concéder sur la qualité de décalaminage. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement au vu de la description qui suit donnée en référence à la planche unique jointe de figures sur laquelle:
- la figure 1 est un tracé de courbes, dites d'ébullition, issues de l'expérience et montrant, en fonction de la température de surface de la bande, l'efficacité thermique comparée d'un décalaminage secondaire avant l'entrée au finisseur mené avec des pressions hydrauliques d'eau projeté différentes. Cette efficacité thermique est traduite quantitativement en ordonnée par la densité surfacique de flux thermique extrait (HF), donnée en MW/m2 de surface de bande métallique;
- la figure 2 montre l'efficacité de ce décalaminage secondaire, en termes d'épaisseur résiduelle de la couche de calamine en micromètres (ec) dans une plage de températures de surface de la bande d'acier décalaminée (900-1050 0C) délibérément choisie conforme aux températures d'entrée dans les cages finisseuses.
Sur la figure 1, la courbe de référence est la courbe A. Cette courbe A résulte d'un décalaminage secondaire classique mené à l'aide de jets d'eau puissants issus de buses alimentées sous 130 bars de pression. Les deux autres courbes B et C sont représentatives de jets "basse pression" de 8 bars chacune, l'une (courbe B) résultant d'essais menés avec un débit surfacique d'eau d'arrosage égal à celui de la courbe A à jets "haute pression", à savoir 7 500 1/min/m2, l'autre, la courbe C, résultant d'essais menés avec un débit surfacique sensiblement inférieur: 1500 1/min/m2.
Il importe de rappeler à nouveau ici que le critère de réglage d'un décalaminage secondaire "basse pression" réussi, conformément à l'invention, réside dans le maintien dans la couche d'oxyde d'un effet thermique analogue à celui réalisé classiquement avec des jets "haute pression" (courbe A). Celui-ci doit se traduire au final par une baisse de la température de l'ébauche de 20 à 100 0C (selon la nuance d'acier à laminer) entre son entrée dans la boîte d'arrosage (classiquement 1100 0C environ pour un acier au carbone par exemple) et son entrée dans les cages finisseuses du laminoir (classiquement 1030 0C environ).
Pour y parvenir, compte tenu du faible temps de séjour de la bande sous les rampes d'arrosage (de l'ordre de la seconde), il convient donc d'assurer sous ces rampes un refroidissement qui fasse brutalement chuter la surface de la bande jusqu'à 600 0C environ, afin, d'une part, que la vitesse de refroidissement de la croûte d'oxydes soit suffisamment élevée pour que la contraction thermique différentielle oxydes-métal qui en résulte parvienne à décoller cette croûte en la fragmentant le plus possible et, d'autre part, que l'inévitable apport calorifique ultérieur du cœur de la bande vers la surface fasse atteindre à cette dernière la température souhaitée à l'entrée des cages finisseuses. Cet effet thermique, qui s'exprime donc par une vitesse élevée de refroidissement momentané de la surface de la bande (de plusieurs centaines de degrés/sec) a été exprimé, pour le paramétrage des trois courbes du graphe, par une grandeur physique classiquement accessible à partir de la mesure, à savoir la densité de flux de chaleur extrait du produit en cours de laminage par l'eau projetée (Heat Flux en anglais abrégé, ou HF), grandeur exprimée en MW/m2. Or, cette grandeur caractéristique est particulièrement seyante pour dimensionner une installation de. décalaminage, car elle est corrélée au débit d'eau de refroidissement par m2 de bande (le débit d'eau surfacique) qui, lui, est un paramètre qui peut être obtenu facilement à partir de la définition du fonctionnement du décalaminage: schématiquement, à une valeur de HF correspond un débit surfacique d'eau de refroidissement.
Ainsi, comme on le voit, le HF du décalaminage "Haute Pression" de référence (courbe A) a été maintenu constant autour de 10 MW/m2 tout du long de l'opération d'arrosage (température de surface allant de 1100 à 600 0C). Ceux des décalaminages "Basse Pression" selon l'invention ont été maintenus respectivement sur la même plage de températures entre 10 et 18 MW/ m2 dans le cas expérimental représentatif de la courbe B et entre 6 et 10 MW/ m2 pour le cas de la courbe C.
On notera que la valeur HF se calcule en fait à partir de données propres à chaque équipement de décalaminage que sont, pour ne citer que les plus importantes, la température de l'eau de refroidissement (ici à 200C pour tous les essais), le type de buses de projection, la pression de sortie de l'eau de ces buses, la distance séparant le nez de buse de la surface de la bande à décalaminer, ainsi que l'angle d'ouverture du jet à la sortie de la buse.
On observera que l'allure générale est la même pour la courbe B et la courbe C: une montée commune jusqu'à une température de surface de bande de 4500C environ, suivie d'une bosse ayant son maximum entre 550 et 600°C pour les deux, mais avec intensités différenciées cette fois. Ensuite, la décroissance s'opère quasiment en parallèle entre les deux courbes jusqu'à 11000C, qui est la température commune d'entrée des bandes d'essais dans les boîtes de décalaminage
On remarquera que c'est précisément à ce niveau là de la plage en températures (1100 à 900 0C pour être large) que l'intérêt industriel du procédé selon l'invention doit être surtout apprécié puisque la quasi-totalité des trains de laminage à chaud de bandes d'acier fonctionnent avec des températures de bande à l'entrée des cages finisseuses situées entre 900 et 1100 0C.
Or, c'est précisément dans cette plage en températures que l'on observe une qualité de décalaminage quasiment équivalente entre la courbe de référence à haute pression A et la courbe basse pression B, équivalence à corréler bien entendu à celle des valeurs de HF sur le graphe (entre 10 et 11 MW/m2). Par contre, par rapport à elles, la courbe basse pression C, qui affiche un HF sensiblement inférieur (un peu moins de 7 MW/m2), traduit une qualité de décalaminage corrélativement moins bonne.
Comme le montre en effet les essais menés sur un pilote industriel et consignés sur figure 2, c'est dans cette plage en températures que l'on constate l'obtention d'une couche de calamine résiduelle fine, ne dépassant guère 23 μm d'épaisseur, que l'on utilise une configuration BP à 6 bars, ou HP à 100 bars, reflétant ainsi une qualité de décalaminage quasiment identique pour ces deux options.
Il est précisé que ces essais ont été menés sur une bande d'acier bas carbone de type ISF avec une distance "buse-bande d'acier" de 160 mm identique dans chaque cas, de même pour ce qui concerne le débit d'eau projeté par buse, à savoir 1101/min, de même encore pour ce qui concerne la vitesse de défilement de la bande d'acier à 60 m/min et la température de l'eau projetée (200C). L'efficacité du décalaminage a été évaluée (en ordonnées) à partir de la mesure de l'épaisseur de calamine résiduelle à la surface de la bande par observation de coupes micrographiques du produit décalaminé.
De façon plus générale, il a été évaluée que le décalaminage selon l'invention peut être mené pour une densité de flux de chaleur extraite du produit comprise entre 6,5 et 20 MW/m2 et, lorsque l'on se réfère au débit d'eau surfacique, pour un débit supérieur à 2500 l/mn/m2.
Les densités de flux exprimées plus haut sont mesurées sous la rampe dans la zone d'impact des jets du décalaminage. On retrouve là, chiffres à l'appui, ce qui a été déjà souligné auparavant, à savoir l'importance de travailler avec une efficacité thermique (HF) conservée par rapport à ce qui se pratique traditionnellement, lorsque l'on passe d'un décalaminage "haute pression" à un décalaminage "basse pression" conformément à l'invention. Le choix du niveau de la basse pression à maintenir s'avère en effet d'importance du second ordre par rapport au maintien du HF, ceci, bien entendu, tant que l'on ne descend pas trop bas en pression, disons autour de 3-5 bars minimum. Sinon les débits d'eau surfaciques requis, donc les niveaux de HF requis (de l'ordre de 10 MW/m2) ne pourraient plus être atteints, sauf à multiplier les rampes d'arrosage, mais avec le risque néanmoins de ne plus pouvoir assurer l'effet de contraction thermique de la croûte d'oxydes nécessaire à son décrochage de la surface métallique support.
Inversement, l'intérêt économique de travailler industriellement avec une "basse pression" qui se situerait à plus de 30 bars s'estompe brutalement à ce niveau de pression puisque les équipements nécessaires y sont ceux, ou proches de ceux, que l'on utilise déjà aujourd'hui pour les "hautes pressions".
On aura compris que l'invention pourra être aisément mise en œuvre en fonctionnant avec des pompes alimentées à basse pression, économisant ainsi de l'énergie et réduisant les coûts de maintenance, pour peu que l'on adaptera au besoin la conformation des buses afin d'assurer un débit d'eau surfacique équivalent à celui qui aurait été pratiqué en configuration haute pression.
Les buses utilisées pour la mise en œuvre du procédé de l'invention seront disposées à la même distance de la bande que la distance appliquée lors du procédé de décalaminage connu à haute pression. On notera d'autres avantages supplémentaires liés à l'utilisation de rampes basse pression à la place de la haute pression pour réaliser le décalaminage secondaire, comme:
- la possibilité de fractionner les rampes basse pression à faible coût. Le fractionnement des rampes permettra d'arroser au plus juste, à savoir la bande à décalaminer uniquement et non pas toute la largeur du train de laminage, ce qui induit des économies d'eau, une réduction de la masse d'eau qui circule en boucle et donc une réduction corrélative du coût énergétique supplémentaire;
- la possibilité d'utiliser les rampes "basse pression" comme un actionneur de réglage de la thermique de la bande à son entrée dans le finisseur; - l'usure moindre des buses de projection d'eau;
- la réduction globale des coûts de maintenance de l'installation (pompes, vannes, circuits...).
Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits ci-avant, mais s'applique à de multiples variantes et équivalents. En particulier, on rappelle qu'elle concerne toute forme de décalaminage secondaire, c'est à dire d'enlèvement de calamine préalablement formée par oxydation à chaud d'une surface métallique au contact de l'air ambiant.

Claims

012009 REVENDICATIONS
1. Procédé de décalaminage secondaire des bandes métalliques, en acier notamment, en défilement au cours de leur laminage à chaud, par projection d'eau à leur surface à l'aide de rampes d'arrosage à buses alimentées en eau sous pression,' caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter lesdites buses sous basse pression hydraulique, ne surpassant pas 30 bars, et en ce que l'on règle lesdites buses afin que la densité du flux de chaleur extraite de la bande (HF) résultant du refroidissement de sa surface par l'eau projetée soit analogue à celle réalisée avec ladite pratique connue à haute pression.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la densité de flux de chaleur extraite de la bande (HF) est comprise entre 6,5 et 20 MW/m2 pour une température de bande comprise entre 900 et 1100 °C.
3 Procédé selon la revendication I5 caractérisé en ce que la densité de flux de chaleur est comprise entre 10 et 11 MW/m2 pour une température de bande comprise entre 900 et HOO 0C.
4. Procédé de décalaminage secondaire des bandes métalliques, en acier notamment, en défilement au cours de leur laminage à chaud, par projection d'eau à leur surface à l'aide de rampes d'arrosage à buses alimentées en eau sous pression, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter lesdites buses sous basse pression hydraulique, ne surpassant pas 30 bars, et en ce que, dans le but d'assurer un effet thermique de l'eau projeté sur la surface à décalaminer analogue à l'effet thermique obtenu avec la. pratique de décalaminage secondaire connue habituelle à haute pression, on règle lesdites buses afin qu'elles délivrent un débit d'eau surfacique sur la bande analogue au débit d'eau surfacique délivré par ladite pratique à haute pression.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'eau surfacique est supérieur à 2500 1/mn/m2.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'eau surfacique est de 7500 1/rnn/m2.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on alimente les buses avec une pression hydraulique inférieure à 10 bars, sans toutefois descendre en deçà de 3 bars.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mené en amont des cages finisseuses d'un train de laminage à chaud de bandes d'acier.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mené en amont des cages dégrossisseuses d'un train de laminage à chaud de bandes d'acier.
10. Equipement de décalaminage secondaire de bandes métalliques en défilement, de bandes en acier notamment, comprenant des rampes d'arrosage pourvue de buses de projection d'eau à la surface de la bande, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité "basse pression" d'alimentation en eau desdites buses des rampes d'arrosage.
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