LU84370A1 - Procede de fabrication d'un feuillard refroidi et propre - Google Patents

Description

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Procédé de fabrication d'un feuillard refroidi et propre,

La présente invention concerne un procédé de fabrication d’un feuillard refroidi et propre.

. : 5 Lors du laminage à froid d’un feuillard d'acier, on utilise des lubrifiants de laminage à froid tels qu’une huile minérale, le suif de boeuf, une huile synthétique ou analogues pour assurer le refroidissement et la lubrification des cylindres de 10 laminage. Après le laminage à froid, des taches du lubrifiant utilisé lors du laminage à froid, de même que des poussières métalliques produites par abrasion au cours de l'opération de laminage viennent habituellement se fixer sur la surface d'un feuillard. Lors 15 du recuit de l'enroulement d'un feuillard sur lequel subsistent ces taches, ces dernières sont carbonisées et viennent adhérer à la surface du feuillard sous f forme de salissures superficielles, altérant ainsi considérablement l'aspect superficiel en réduisant la 20 valeur marchande et en détériorant sensiblement le revêtement et la résistance à la corrosion.

Lorsqu'on utilise cet enroulement de feuillard comme plaque brutè pour le plaquage, les salissures adhérant fermement à la surface du feuillard ne 25 sont pas éliminées par le traitement préalable en vue du plaquage, ce qui donne lieu à l'apparition de défauts importants sur la surface du produit en empêchant la formation d'un revêtement ferme, si bien que l'aspect’ du produit est altéré et que sa résistance à . 30 la corrosion est considérablement réduite. De plus, lorsqu'on utilise un feuillard refroidi de ce type comme plaque brute pour le revêtement, on n'obtient pas un revêtement superficiel parfait d'une matière telle qu'un phosphate, ce qui réduit considérablement 35 les propriétés de la plaque pour le revêtement.

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Pour cette raison, lorsqu’une haute propreté superficielle est exigée, on a habituellement nettoyé la surface d'un feuillard laminé à froid dans une ligne de nettoyage avant le recuit. Toutefois, cette ligne . ' 5 de nettoyage nécessite une énergie supplémentaire telle que l’électricité et la vapeur d'eau, des détergents tels que des alcalis, un matériel non récupérable tel que des brosses, de même que de la main-d'oeuvre, ce qui augmente le prix de revient total.

10 En conséquence, jusqu'à présent, lors du laminage à froid ou du recuit, on a' adopté différents procédés en vue de nettoyer la surface d'un feuillard sans devoir faire intervenir une ligne de nettoyage. Toutefois, aucun de ces procédés n'a été satisfaisant 15 tant du point de vue des frais consentis que de l'effet de nettoyage.

On décrira ci-après certains procédés adop- « , tés jusqu'à présent lors d'un laminage à froid pour le nettoyage de la surface d’un feuillard : 20 (l) Procédé aux détergents * ^ / ,

Suivant ce procédé, on injecte de l'eau ou un détergent généralement sous une préssion de 10 kg/ cm2 ou moins sur la surface du feuillard dans la dernière cage ou lors de la dernière passe afin de débar— 25 rasser cette surface de l’huile et des poussières métalliques.

Toutefois, l’utilisation de l'eau est susceptible de former des défauts superficiels tels que des taches de rouille et d'eau, d'altérer la lubrifi-30 cation du laminoir, de réduire l’efficacité du lamina-. ge, de rendre difficile le laminage d'articles de fai ble épaisseur et de donner lieu à la formation d'une importante quantité de poussières métalliques provoquant des salissures.

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De plus, l'utilisation d'un détergent ,est trop coûteuse proportionnellement aux effets ainsi obtenus et elle pose des problèmes supplémentaires qui diminuent la lubrification du laminoir et qui 5 nécessitent l'évacuation d'un fluide résiduaire.

(2) Procédé d'injection d'un détergent sous haute . pression.

Dans ce procédé, on injecte un détergent sous haute pression et à température élevée sur la 10 surface d'un feuillard lors du laminage final. Un exemple spécifique d'un procédé de ce type est décrit dans la publication de brevet japonais n° I9682/8O ayant pour titre "Clean Cold Rolling Method". Suivant ce procédé, bien que l'efficacité du nettoyage soit 1 15 nettement améliorée, l'utilisation d'eau et/ou d'un détergent donne lieu à la formation de rouille en altérant la propriété lubrifiante, ce qui provoque la formation de poussières métalliques par abrasion en posant des problèmes tels que la formation de salis-20 sures après le recuit.

(3) Procédé de nettoyage du laminoir

Dans ce procédé, on améliore la propriété 1 d* évaporationi lors du“ recuit, d'une émulsion lubri fiante utilisée pour refroidir et lubrifier le lami-25 noir. Suivant ce procédé, le lubrifiant de laminoir subsistant sur la surface du feuillard ne doit pas être carbonisé au cours du recuit, mais il doit se décomposer et s'évaporer afin d'éviter l'altération des propriétés superficielles du feuillard. Toutefois, . 30 dans ce procédé, l'effet de nettoyage ainsi obtenu est faible et la propriété lubrifiante est réduite, car il est difficile d'obtenir une émulsion lubrifiante pour laminoir ayant à la fois la propriété lubrifiante et la propriété de s'évaporer au cours du recuit· ) 35 % 4 (4) Procédé de nettoyage par un gaz de recuit

Dans ce procédé, on mélange de la vapeur d'eau avec un gaz atmosphérique constitué principalement de N2 et de H2 gazeux de telle sorte que le gaz * ' 5 du four soit décarburant, éliminant ainsi le carbone résiduel formé au cours du recuit par l’huile venant se fixer sur la surface du feuillard, Des exemples spécifiques de ce procédé sont décrits, par exemple, dans les publications de brevets japonais n° 23817/71* 10 434OI/73 et 18125/77» Suivant ce procédé, bien que l’on observe un effet de nettoyage par un gaz, lorsque la quantité d’huile et de poussières métalliques fixées sur la surface de la matière devant être soumise au recuit, c’est-à-dire le feuillard refroidi, atteint 15 une certaine valeur, par exemple, 100 mg/m2 ou plus, I * l’effet obtenu est limité. En. revanche, lorsque la I ^ ! quantité de vapeur d'eau devant être mélangée augmente, * bien que l’effet de nettoyage par un gaz soit accru, il se produit, dans le feuillard, une décarburation • 20 locale altérant la qualité du produit. En détail, dans un recuit étanche d'un enroulement du type en vase clos, par suite de la décarburation locale se produisant dans les bords périphériques intérieurs et extérieurs de l'enroulement du feuillard, il est né-25 cessaire de limiter la quantité de vapeur d'eau à mélanger pour le nettoyage au gaz, si bien que l'on n'obtient pas l’effet de nettoyage désiré.

Un objet de la présente invention est de fournir un procédé simple et économique pour la febri-, 30 cation d'un feuillard refroidi et propre, ce procédé , permettant d’obtenir un enroulement d'un feuillard refroidi avec un effet de nettoyage équivalant à celui obtenu au moyen d'une ligne classique de nettoyage et ce, sans devoir recourir à celle-ci, tandis que l'en-35 roulement du feuillard refroidi est soumis à un recuit

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5 avec le moins possible de salissures, voire même sans •aucune salissure.

• La Demanderesse a trouvé expérimentalement que l'effet de nettoyage exercé par une émulsion lu-• ‘ 5 brifiante de laminoir injectée sur la surface d'un feuillard lors d'un laminage à froid dépendait de la pression, du débit, de l'angle et de la température d'injection de cette émulsion et que cet effet était indépendant du type de lubrifiant, pour autant que sa 10 concentration soit inférieure à 4$.

En conséquence, on peut obtenir un effet de nettoyage satisfaisant en utilisant une émulsion lubrifiante de laminoir d'une concentration d'environ 4$ dans les cages autres que la dernière et en injec-15 tant une émulsion lubrifiante de laminoir d'une faible concentration et sous une pression élevée sur la surface du feuillard devant la dernière cage.

Toutefois, étant donné que, pour la raison décrite ci-dessus, l'émulsion lubrifiante de la même | 20 concentration que celle utilisée dans d'autres cages, doit être employée dans la dernière, l'huile de l'émulsion lubrifiante vient à nouveau se fixer sur la surface du feuillard dont* elle altère la propreté. En rëvanche, lorsqu'on utilise une émulsion lubrifiante 25 d'une concentration inférieure à 0,5$, il se pose différents problèmes tels que la formation de rouille, des taches d'eau, une réduction de l'efficacité du laminage suite à la lubrification réduite, la formation, d'une importante quantité de poussières métalli-30 ques suite à la réduction de l'efficacité du laminage, de même que l'apparition de salissures résultant des poussières métalliques venant se fixer sur la surface du feuillard d'acier, comme c'est le cas lorsqu'on utilise de l'eau dans la dernière cage.

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Comme on le constate d’après la description i · | ci-dessus, on peut résoudre différents problèmes posés par le procédé aux détergents dans lequel on utilise de l’eau ôu un détergent, en injectant, sous une.pres-5 sion élevée, une émulsion lubrifiante de laminoir d’une concentration de 0,5-2$ sur la surface du feuillard à l’entrée ou à la sortie de la dernière cage et en injectant, sous une faible pression, comme lubrifiant, une émulsion lubrifiante de laminoir de la même con— 10 centration sur les cylindres*

Dans le procédé d’injection d’un détergent sous haute pression qui a été décrit ci—dessus, un séparateur d’huile est nécessaire pour utiliser plusieurs fois le détergent. Toutefois, dans le procédé 15 suivant la présente invention, étant donné que l'on utilise une émulsion lubrifiante de laminoir d’une faible concentration de 0,5 à 2%, il n'est pas néces- w saire de prévoir un séparateur d'huile, mais il suffit simplement'de régler la concentration de l’émulsion 20 lubrifiante dans l’intervalle compris entre 0,5 et 2$.

De préférence, l’émulsion lubrifiante est injectée sous une pression se situant dans l’intervalle allant de 50 à 200 kg/cm2, car l’effet de nettoyage est très médiocre lorsque la pression d’injection est 25 inférieure à 50 kg/cm2 et, d’autre part, cet effet est saturé lorsque la pression se situe dans un intervalle dépassant 200 kg/cm2.

De préférence, le débit d’injection de l’émulsion lubrifiante se situe dans l’intervalle allant 30 de 20 à 150 litres/minute par 100 mm de largeur sur une face du feuillard* A un débit inférieur à 20 litres/ minute, l’effet de nettoyage est très médiocre et, d’autre part, si le débit dépasse 150 litres/minute, l’effet de nettoyage est saturé et le drainage de l’eau 35 devient très médiocre.

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Dans le procédé suivant la présente invention, le feuillard refroidi et propre obtenu de la . manière décrite ci—dessus est chargé dans un four de recuit étanche d1 enroulements du type en vase clos, 5 ce four étant rempli d'un gaz atmosphérique constitué principalement d'azote (^) et d'hydrogène (l^) (par exemple, le gaz Ax à 75$ de ^ et à 25$ de H^), ce gaz étant mélangé avec de la vapeur d'eau. Le point de rosée du gaz du four est réglé entre 0 et 10°C car, 10 lorsque ce point de rosée est inférieur à 0°Ç,.'1* effet de nettoyage est médiocre et, en revanche, lorsque le point de rosée dépasse 10°C, il se produit une décar— buration locale dans le fëuillard.

Dans le procédé suivant la présente invention, 15 étant donné que la contamination du feuillard est maintenue à un très faible niveau, il n'est pas nécessaire de mélanger une importante quantité de vapeur d'eau pour le nettoyage au gaz et, par conséquent, il ne se produit aucune décarburation locale au cours du recuit.

' 20 Dans les dessins annexés ï la figure 1 est une illustration schématique de la structure, d'un laminoir à froid en vue d'obtenir un enroulement de feuillard refroidi, laminoir auquel est appliqué le procédé suivant la présente inven-25 tion 1 la figure 2 est une illustration analogue à celle de la figure. 1 montrant une partie d'une modifi— . ‘ cation du procédé suivant la présente invention ; et la figure 3 est une illustration schématique 30 de la structure d'un four de recuit du type en vase clos en vue d'effectuer le procédé suivant la présente invention.

En se référant à présent à la figure 1, on décrira un procédé de fabrication d'un enroulement de 35 feuillard refroidi et propre. La figure 1 illustre , Ιλ « 8 schématiquement la structure d’un laminoir à froid classique en continu à cinq cages quarto dans lequel une émulsion lubrifiante de laminoir d’une concentration relativement élevée de 3-5% est amenée, d’une 5 première cuve 3* de la première à la quatrième cage 1, 2, L’émulsion lubrifiante utilisée pour ces cages * est reçue par. un plateau 4 et elle est recueillie par la première cuve 3 pour être recyclée à plusieurs reprises· 10 A la dernière ou cinquième cage 5* une émul sion lubrifiante d’une faible concentration de 0,5 à 2% est appliquée aux cylindres de cette cage à partir de la deuxième cuve 6 via une pompe basse pression 7 et des buses d'injection 8, De plus, l'émulsion 15 lubrifiante venant de la deuxième cuve 6 est injectée sous haute pression sur les deux faces d'un feuillard 11 via une pompe haute pression 9 et des buses d’injection 10, Les buses d’injection 10 peuvent être installées soit à l'entrée (figure l), soit à la sortie 20 (figure 2) de la cinquième cage mais, de préférence, elles sont installées à l’entrée de celle-ci. L'émulsion lubrifiante utilisée est reçue par un plateau 12 et elle est- recueillie par- la deuxième cuve 6 pour être recyclée à plusieurs reprises, 25 Un enroulement de feuillard refroidi 13 obte nu de la sorte est chargé dans un four de recuit ordinaire du type en vase clos 14 dans lequel un gaz , atmosphérique constitué principalement de H^, de ^ et , de vapeur d'eau est chargé via un orifice d’admission, 30 pour être déchargé comme gaz d'échappement via un . orifice de sortie.

Le point de rosée régnant à l’intérieur du four de recuit est réglé de la manière décrite ci-après, En d'autres mots, un dispositif de mesure du 35 point de rosée 16 est fixé sur une conduite d'échappe- / 9 ment de gaz 15 communiquant avec le four de recuit 14· Un signal de détection émis par le dispositif de mesu-’ re du point de rosée 16 est émis vers un additionneur 17 où il est comparé avec un point de repère, tandis . 5 qu'un signal de correction est envoyé vers une soupape de réglage de débit 19 installée dans une conduite d'alimentation de vapeur d'eau 18 afin de régler la quantité de vapeur d'eau devant être distribuée·

On décrira à présent certains exemples du 10 procédé suivant la présente invention.

Exemple I , 1· Dimensions de la matière première : épaisseur : 2,8 mm j largeur : 1.200 mm.

2. Dimensions de la matière finie : 15 épaisseur : 0,7 mm ; largeur : 1.200 mm.

3· Laminage à froid (1) Réduction : 9% (à la cinquième cage).

(2) Vitesse de laminage : 1.400 m/minute, (3) Première-quatrième cages 20 On utilise des cylindres de travail brillants.

On utilise une émulsion lubrifiante " minérale d'une concentration de 2%· (4) Cinquième cage 25 On utilise des cylindres de travail mats ·

On utilise une émulsion lubrifiante minérale d'une concentration de 0,8$.

(5) Injection sous basse pression à la 30 cinquième cage (pour lubrifier les , cylindres)

Pression : 10 kg/cm2

Température : 50°C

Débit : 4«000 litres/minute, v / 35 10 ί · i ί (6) Injection sous haute pression ,à la cinquième cage (pour nettoyer la sur- face du feuillard).

Pression : 100 kg/cm2 5 Température : 50°C

Débit : 50 litres/minute (largeur : ». 100 mm sur une face)

Buse d’injection : buse en secteur Angle d’injection : 30° 10 Angle de torsion : 30°.

Angle d’inclinaison de la buse : 60° par rapport au sens de défilement du feuillard.

Distance entre les injections î 300 mm. 15 4· Condition d'un recuit étanche en discontinu.

On insuffle de la vapeur d’eau dans le gaz atmosphérique constitué principalement de w et de gazeux et on maintient le point de rosée à l’intérieur du four à 20 5°C. La température d’égalisation est de 670°C et la période de recuit est de 15 heures. On entame le soufflage de la w vapeur d"1 eau au début de l’égalisation et on l’arrête lorsque la température de ; 25 l·1 enroulement atteint 500° C au cours du refroidissement après égalisation.

5· Résultats

La quantité de salissures s y compris l’huile et les poussières métalliques 30 fixées sur la surface du feuillard après le laminage à froid5 est de 50 mg/m2.

Après le recuit de l’enroulement du feuillard, un essai de frottement d’un papier filtrant révèle que le feuillard est de 35 loin plus propre que des feuillards ayant

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11 passé par une ligne classique de nettoyage électrolytique. Un essai selon la méthode de Ford révèle que la quantité de carbone subsistant sur la surface 5 du feuillard n’est que de 1 mg/m2.

L’aspect du produit est exempt de défauts tels que des taches de rouille ou d’eau.

De plus, le feuillard ne présente pas de décarburation locale après le 10 recuit et sa résistance à la corrosion après traitement chimique et enduction est nettement meilleure que celle des feuillards ayant passé par la ligne classique de nettoyage électrolytique.

15 Exemple IX

Le tableau 1 donne les résultats de la mise en .oeuvre du procédé suivant la présente invention avec une émulsion lubrifiante de laminoir, les conditions de recuit étant modifiées par rapport à celles de 20 l’exemple I.

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Μ i D’autre part, à la suite d’autres essais d’injection sous haute pression, il a été confirmé - Que, si la vitesse de laminage du feuillard était aussi élevée que 100 m/minute, le degré de propreté 5 de la surface du feuillard était déterminé de manière univoque par l’énergie surprenante du liquide et ce, quel que soit le type de liquide utilisé, par exemple, l’eau, un détergent ou une émulsion lubrifiante de laminoir d’une concentration inférieure à 4%· 10 Lors d’une opération réelle de laminage, par suite des limitations de l’équipement, il est habituellement difficile d’isoler l’émulsion lubrifiante des cylindres de la dernière cage vis-à-vis du liquide injecté sous haute pression sur la surface du *••5 feuillard devant le laminoir. En conséquence, bien que l’on obtienne une propreté désirée par injection sous haute pression devant le laminoir, si l’on utilise une émulsion lubrifiante d'une concentration supérieure à 2% à la dernière cage, bien que la quantité ^0 de poussières métalliques résultant de l’abrasion des cylindres soit réduite, la quantité d'huile fixée augmente, ce qui· a pour effet d'accroître la quantité de salissures fixées sur la surface du feuillard après le laminage à froid. Lorsqu'on utilise l'eau 25 · ou un détergent, la réduction de la lubrification donne lieu à la formation d'une importante quantité de poussières métalliques par abrasion des cylindres, altérant ainsi la propreté superficielle du feuillard.

Lors de l'étape de recuit, comme on le 30 constate en figure 1, la propreté superficielle est nettement améliorée dans l'un ou l'autre cas lorsqu'on insuffle de la vapeur d'eau dans le four et lorsqu’on maintient le point de rosée du gaz du four à environ 5°C. En particulier, la quantité de carbone 35 résiduel, mesurée par le procédé de Ford, est la quan-

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15 tité minimale, soit 1 mg/m2 dans le cas 5 du tableau 1, soit une valeur nettement meilleure que dans d’*au-* très matières passant par une ligne de nettoyage électrolytique tandis que, en outre, la résistance à 5 la corrosion est également très satisfaisante.

A en juger par ces résultats expérimentaux, lorsque la propreté superficielle de l’enroulement chargé dans le four de recuit est à un niveau donné ou moins, par exemple, lorsque la quantité d’huile et 10 de poussières· métalliques fixées sur la surface est de 50 mg/m2 ou moins, l’effet obtenu par le mélange de la vapeur d’eau avec l’atmosphère de recuit est très prononcé pour l’élimination du carbone résiduel se trouvant sur. la surface du feuillard.

15 Jusqu’à présent, à peu près la moitié des feuillards refroidis devait passer par la ligne de nettoyage après le laminage à froid. Toutefois, sui- r vant la présente invention, le pourcentage de feuillards refroidis devant passer par la ligne de nettoy-20 âge, peut être réduit à zéro, ce qui permet de réaliser de sensibles économies d’énergie, tout en réduisant considérablement le prix de revient. De plus, le rendement du'produit peut être accru d’environ 0,2$ du fait que la présente invention permet d’en amélio-25 rer la qualité superficielle.

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Claims (7)

1. Procédé de fabrication d’un feuillard refroidi et propre, caractérisé en ce qu’il comprend ! les étapes qui consistent à : , * 5 injecter, sous haute pression, une émulsion lubrifiante de laminoir d’une faible concentration sur lei deux faces d’un feuillard dans la dernière cage d’un laminoir à froid, éliminant ainsi, de la surface du feuillard, des souillures telles que I - 10 l’huile ou les poussières métalliques ; charger le feuillard refroidi après laminage dans un four de recuit en vase clos ; ï mélanger de la vapeur d’eau avec un gaz atmosphérique du four, ce gaz étant constitué princi-15 paiement d’azote et d’hydrogène ; et régler le point de rosée du gaz à l’intérieur du four de recuit en vase clos à une température se situant dans un intervalle prédéterminé.

2. Procédé suivant la revendication 1, ca-20 ractérisé en ce que l’émulsion lubrifiante de laminoir d’une faible concentration est injectée sous une haute pression sur les deux faces du feuillard à l’entrée de la^dernière cage du laminoir à froid.

3· Procédé suivant la revendication 1, ca-25 ractérisé en ce que l’émulsion lubrifiante de laminoir d’une faible concentration est injectée sous haute pression sur les deux faces du.feuillard à la sortie de la dernière cage du laminoir à froidc

4. Procédé suivant la revendication 1, ca-30 ractérisé en ce que la concentration de l’émulsion lubrifiante de laminoir est fixée à une valeur prédéterminée de 0,5 à 2%9 sa pression est fixée à une valeur prédéterminée de 50 à 200 kg/cm2 et son débit est fixé à une valeur prédéterminée de 20-150 litres/ 35 minute par 100 mm de largeur d’une face du feuillard. i //Λ »

5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cylindres de travail de la 1 dernière cage du laminoir à froid sont des cylindres mats § . ' 5

6. Procédé suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce qu'un dispositif de mesure du point de % rosée est prévu dans une conduite d1échappement de gaz communiquant avec le four de recuit en vase clos, un signal de détection émis par ce dispositif de mesure r 10 du point de rosée est comparé avec la valeur prédéter minée pour émettre un signal de correction et afin de commander une soupape de réglage de débit prévue dans une conduite d'alimentation de vapeur d'eau en fonction de ce signal de correction, maintenant ainsi le point 15 de rosée du gaz atmosphérique à une température se situant dans un intervalle prédéterminé.

7· Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le point de rosée est une température' prédéterminée se situant dans l'intervalle 20 allant de 0 à 10°C. ‘