LU83541A1 - Procede de traitement thermique en continu de toles en acier - Google Patents

Description

« < C.2068/8008 * CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk, à Bruxelles (Belgique) et COCKERILL - SAMBRE Société Anonyme, à Seraing (Belgique)

Procédé ce traitement thermique en continu de tôles en acier.

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La présente invention est relative à un procédé de traitement thermique en continu ce tôles en acier. Ce procédé est particulièrement intéressant pour produire des tôles pour emboutissage ou des tôles en acier de résistance présentant un excellent état de surface et une grande homogénéité de propriétés sur toute leur largeur et longueur. De telles qualités sont spécialement recuises pour les tôles à haute limite élasticue utilisées dans l'industrie automobile.

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Quand on veut obtenir de bonnes propriétés de ductilité, d'emboutissage et d'allongement avec des tôles en acier laminées à froid, I on les soumet généralement à un recuit de recristallisation en bobine t * ï dans un four à cloche.

Toutefois un tel traitement s'avère coûteux par sa longue ! durée et partant sa faible productivité; en outre, les résultats physiques i obtenus et même la chimie de surface présentent une assez grande dispersion.

Pour remédier à ces inconvénients, divers procédés de traitement continu ont été proposés et le demandeur lui-même a déjà préconisé de remplacer le recuit conventionnel en four à cloche par un traitement ® thermique continu consistant essentiellement à porter la tôle à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier et ensuite à immerger la tôle dans un bain aqueux maintenu à une température supérieure à 75°C et de préférence porté à ébullition; ce procédé, r qui a fait l'objet notamment du brevet belge n° 837.458, est utilisable t Ï pour produire notamment des tôles pour emboutissage, des tôles à haute limite élastique et des tôles à haute charge de rupture et allongement élevé.

On connaît maintenant bien le principe de fonctionnement du procédé en question et depuis longtemps, on sait le rôle joué par le film de vapeur, ou "couche de caléfaction", qui se forme à la surface ; de la tôle au début de la phase d'immersion dans le bain.

Au cours de ses recherches pour la mise au point des modalités de mise en oeuvre de son procédé, le demandeur a vérifié l'effet de la | „ disparition de cette couche de caléfaction, au moment où naît l'ébullition.

I Cette disparition a lieu lorsque la surface de la tôle immergée est à | une température de transition comprise généralement entre 300 et 350°C; j en fait, dans le bain, on observe nettement l'existence à la surface de la tôle d'un "front de transition" marquant la frontière entre la zone de !. caléfaction et la zone d'ébullition.

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La présente invention a pour· objet un procédé de mise en oeuvre du traitement continu de tôles par chauffage au-delà de la température de recristallisation et immersion en bain d’eau portée à une température supérieure à 75°C, basé sur la relation inattendue qui existe entre la qualité du produit obtenu, notamment sa planéité, et la situation du front de transition défini ci-dessus.

Il est à remarquer que par "bain d'eau" il faut entendre, au sens de l'invention, tout bain à base d’eau quelle que soit la nature ou la pureté de cette eau, le dit bain pouvant d’ailleurs contenir des éléments en solution ou en suspension.

Le procédé, objet de la présente invention, est caractérisé en ce que, en réglant les conditions de mise en oeuvre de la phase d'immersion, notamment la vitesse de défilement de la tôle et/ou la température de la tôle à son entrée dans le bain et/ou la longueur du trajet de la tôle dans le bain, on positionne la zone de disparition du film de vapeur attaché à la surface de la tôle ou "front de transition" en dehors de la trajectoire ascendante de la tôle dans le bain.

Suivant une première modalité de mise en oeuvre de l'invention, on règle les conditions de la phase d'immersion pour que le front de transition n'apparaisse en aucun endroit dans le bain; cela signifie en fait que l'on règle les conditions de traitement pour que la tôle sorte du bain à une température supérieure à la température de transition à laquelle disparait la couche de caléfaction.

Dans une variante préférentielle de cette modalité, on réalise cette position du front de transition en imprimant à la tôle une vitesse suffisante; dans une seconde variante, on règle la température de la tôle à l'entrée du bain a une valeur suffisamment élevée et dans une troisième variante, on limite la hauteur du bain au niveau minimum compatible avec les conditions métallurgiques du traitement.

A titre d'illustration nullement limitative de cette première • modalité du procédé de l'invention, on citera les exemples suivants.

/ tt ί. * « · i 11 iî 4 * j i i | i L Exemple 1.

Une tôle de 0,5 mm d'épaisseur et de 1 m de largeur a été immergée dans un bain d'eau industrielle portée à ébullition, dans les conditions suivantes : ;

- température de la tôle à son entrée dans le bain : 700°C

p - température de la tôle à sa sortie du bain : 320°C

!l - vitesse de refroidissement : 110oC/sec - vitesse de défilement de la tôle : 170 m/min.

La planéité de la tôle s'est avérée excellente.

Exemple 2.

I II en a été de même pour une tôle de 0,24 mm d'épaisseur, | traitée à une vitesse de défilement de 330 m/min, avec une température | d'entrée dans l'eau de 700°C et une température de sortie de 350°C.

Suivant une deuxieme modalité de mise en oeuvre de l'invention, on règle les conditions de la phase d'immersion pour que le front de transition apparaisse dans la trajectoire descendante de la tôle dans le bain; de préférence, on évitera en outre que le front de transition ne soit situé dans la zone où la tôle est en contact avec le rouleau assurant le renvoi de la tôle vers la surface du bain, r * Dans une variante de cette deuxième modalité du procédé de l'invention, on obtient la position du front de transition dans la ♦ trajectoire descendante en maintenant la vitesse de défilement de la tôle à une valeur peu élevée; suivant l'invention, on peut également [ régler la température d'entrée de la tôle dans le bain en dessous d'une f valeur limite dépendant des conditions opératoires, ou encore on peut | maintenir la hauteur du bain ar-dessus d'un minimum prédéterminé, dépen- I dant également des conditions de l'opération.

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i : i‘ ! A titre d'illustration de cette deuxième modalité de l'in- b ; î vention, on citera les deux exemples de mise en oeuvre ci-après.

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Exemple 3.

Une tôle de 0,9 mm d’épaisseur et 1 m de largeur a été traitée suivant le procédé dans les conditions suivantes : - vitesse : 15 m/min

- température d'entrée dans le bain : 700°C

- température de sortie du bain : 100°C.

Exemple 4.» - épaisseur de la tôle : 0,5 mm - vitesse : 150 m/min

- température d'entrée dans le bain : 430°C

- température de sortie du bain : 100°C.

Dans les deux cas, la planéité s’est avérée excellente.

Le procédé suivant l'invention permet de produire à coup sûr une tôle présentant une excellente planéité et cela de manière particulièrement simple; en effet, si au cours de l’opération, on constate que le front de transition vient à se placer dans la trajectoire ascendante de la tôle dans le bain, il suffit - selon les circonstances correspondant à la mise en oeuvre choisie - de modifier les paramètres, tels que vitesse de la tôle, température d'entrée dans le bain, hauteur du bain, ..., pour soit assurer à nouveau la caléfaction sur la surface de la tôle dans tout le bain, soit ramener le front de transition sur la trajectoire descendante.

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Il a en effet été constaté, de façon absolument inattendue, que lorsque le front de transition se situait sur la trajectoire ascendante de la tôle dans le bain, les résultats du traitement étaient inacceptables notamment au point de vue de la planéité du produit.

Par ailleurs, il arrive dans certains cas que des raisons métallurgiques imposent une température de sortie du bain comprise entre 100°C et 200°C; dans ces conditions, pour positionner le front de transition dans la trajectoire descendante de la tôle dans le bain, il faudrait avoir // 6 f ) ! » l une cuve contenant un bain de hauteur prohibitive. Four éviter cet | inconvénient, le demandeur préconise de mettre en oeuvre une autre modalité de l’invention.

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Dans cette troisième modalité de mise en oeuvre du procédé de l’invention, on utilise au moins deux cuves successives contenant chacune un bain aqueux maintenu à une température supérieure à 75°C; on règle les conditions de l’opération pour que la température de la toi à la sortie de l'avant dernière cuve, soit comprise entre 300 et 500°C; j ^ dans ces conditions, la phase de refroidissement de la tôle dans cette I , cuve se passe en régime de caléfaction uniquement, tandis que dans la cuve suivante, le front de transition ne peut se situer que dans la trajectoire descendante.

Il est par ailleurs à remarquer qu'une installation a deux cuves successives, telle que celle préconisée pour le traitement particulier ci-dessus, permet le traitement de tous les produits, a toutes les vitesses desirees, dans les conditions correspondant au procédé de l’invention; le cas échéant, on peut en effet mettre une des deux cuves hors service pour appliquer un traitement différent.

La présente invention a encore pour objet un procédé de contrôle du traitement thermique en continu dont question ci-dessus; il est basé sur la constatation — également absolument inattendue — d’une relation entre d’une part la position du front de transition et d’autre part le son émis par l'opération de refroidissement de la tôle dans le bain d’eau à ébullition lorsque la tôle ne présente plus une planéité acceptable.

Le procédé de contrôle de l'opération, objet de la présente invention, est caractérisé en ce que l’on enregistre le son émis au cours du passage de la tôle dans le bain, en ce que l’on compare le dit son avec un niveau de référence correspondant à la mise en oeuvre du procédé aans laquelle le front de transition ne se trouve nas dans la trajectoire ascendante de la tôle, et en ce que, lorsoue l'on constate / / /

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r i > * ï 7 une augmentation du son enregistre au-delà de la limite de référence, on modifie les conditions de mise en oeuvre de l’opération pour ramener le son en deçà de la dite limite.

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Les modalités de mise en oeuvre, objets de la présente invention, constituent un progrès important dans la conduite et le contrôle du procédé de traitement thermique en continu de tôles en acier par immersion en eau "bouillante". La présente invention est applicable quel que soit le produit à réaliser et quelles que soient les conditions métallurgiques à respecter; la facilité de réglage du processus conduit sans difficulté à l’obtention des produits de qualité désirés.

Il est encore à noter qu’il faut interpréter, au sens de l'invention, les expressions "trajectoire descendante" et "trajectoire ascendante" de la tôle dans le bain comme étant les trajets normaux parcourus par une tôle pénétrant dans le bain et en ressortant sans détour après avoir simplement contourné un cylindre de renvoi disposé au fond de la cuve pour obliger la tôle à suivre le circuit prévu.

Il ne sortirait naturellement pas du cadre de l'invention de faire subir à la tôle, soit pendant son trajet entre la surface et la plus grande profondeur atteinte, ou entre ce niveau inférieur et la surface, des rebroussements ou détûations secondaires de circuits.

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Claims (6)

1. 8 ê ’ REVENDICATIONS i \
2. 1. Procédé de traitement thermique en continu de tôles en acier, i t dans lequel on chauffe la tôle à une température supérieure à sa tempé- î rature de recristallisation et ensuite on immerge la tôle dans un bain !' aqueux maintenu à une température supérieure à 75°C et de préférence ï t porté à ébullition, caractérisé en ce que, en réglant les conditions de mise en oeuvre de la phase d'immersion, notamment la vitesse de défilement « Λ / de la tôle et/ou la température de la tôle à son entrée dans le bain et/ou la longueur du trajet de la tôle dans le bain, on positionne la zone de disparition du film de vapeur attaché à la surface de la tôle, ou "front de transition", en dehors de la trajectoire ascendante de la . 1 tôle dans le bain. Ü i
3. 2· Procédé de traitement thermique suivant la revendication 1, ! '' ; caractérisé en ce que l'on règle les conditions de la phase d'immersion Îde la tôle pour que le front de transition n'apparaisse en aucun endroit du bain. i ! ·
4. 3. Procédé de traitement thermique suivant la revendication 2, ; caractérisé en ce que l'on réalise cette position du front de transition J' j; en imprimant à la tôle une vitesse suffisante et/ou en réglant la tempé- ! rature de la tôle à l'entrée du bain à une valeur suffisamment élevée g et/ou en limitant la hauteur du bain au niveau minimum compatible avec I les conditions métallurgiques du traitement. ί . ‘ Î4. Procédé de traitement thermique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle les conditions de la phase d'immersion i " _ _ . | pour que le front oe transition apparaisse dans la trajectoire descendante f de la tôle dans le bain. t t I- ;| 5. Procédé de traitement thermique suivant la revendication A, ;| caractérise en ce que l'on obtient cette position du front de transition i| en maintenant la vitesse de défilement de la tôle à une valeur peu j // I // » / / 9 ' I » ! élevée, et/ou en réglant la température d'entrée de la tôle dans le bain en dessous d'unevaleur limite et/ou en maintenant la hauteur du bain au-dessus d'un minimum prédéterminé, dépendant des conditions opératoires.
5. 6. Procédé de traitement thermique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise au moins deux cuves successives contenant chacune un bain aqueux maintenu à une température supérieure à 75°C et en ce qu'on regle les conditions de l'opération pour que la température de la tôle à la sortie de l'avant dernière cuve soit comprise· entre 300°C et 550°C. P
6. 7. Procédé de traitement thermique suivant l'une ou l'autre des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que l'on enregistre le son émis au cours du passage de la tôle dans le bain, en ce que l’on compare le dit son avec un niveau de référence correspondant à la mise en oeuvre du procédé dans laquelle le front de transition ne se trouve pas dans la trajectoire ascendante de la tôle, et en ce que, lorsque l'on constate une augmentation du son enregistré au-delà de la limite de référence, on modifie les conditions de mise en oeuvre de l'opération pour ramener le son en deçà de la dite limite. £· // /7 /fi