WO2025169113A2 - Ligne et procédé de production d'un produit métallique avec traitement thermique et décapage - Google Patents

Ligne et procédé de production d'un produit métallique avec traitement thermique et décapage

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WO2025169113A2
WO2025169113A2 PCT/IB2025/051269 IB2025051269W WO2025169113A2 WO 2025169113 A2 WO2025169113 A2 WO 2025169113A2 IB 2025051269 W IB2025051269 W IB 2025051269W WO 2025169113 A2 WO2025169113 A2 WO 2025169113A2
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Francis Jean Dominique Diet
Pascal Barbier
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Aperam SA
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    • C21D2261/00—Machining or cutting being involved

Definitions

  • the present invention relates to a line and a method for producing a metal product, in particular made of steel, in particular stainless steel.
  • the preferred example of application will be the field of stainless steel strips and sheets of all categories (austenitic, ferritic, austenitic-ferritic, etc.), hot or cold rolled or formed.
  • this will not be in any way limiting, and that the invention applies to other metals for which technical problems similar to those encountered with stainless steel strips and sheets arise, in particular to the various classes of carbon steels and special alloys, in particular ferrous. It also applies to products other than strips and sheets, for example to wires, bars and tubes with and without welding, with adaptations of the installations described which are obvious to the person skilled in the art.
  • a production line configured to perform such operations generally includes the heat treatment furnace and the pickling unit, and, in addition, a strip accumulator located upstream of the heat treatment furnace and the pickling unit and a strip accumulator located downstream of the heat treatment furnace and the pickling unit.
  • Each tape accumulator is configured to accumulate a length of tape by increasing the path traveled by the tape within the tape accumulator, and then release that length of tape by decreasing the path traveled by the tape within the tape accumulator.
  • the production line comprises a position adjustment device configured to adjust the position of a length portion of the metal product in an adjustment section of the scroll path including the furnace and the pickling unit, by jointly varying the length of an upstream section located upstream of the heat treatment furnace and a downstream section located downstream of the pickling unit, an extension of the upstream section resulting in a shortening of the downstream section and vice versa;
  • the position adjustment device is configured to adjust the position of said length portion of the metal product in the adjustment section, the metal product remaining stationary along the travel path upstream and downstream of the adjustment section;
  • the position adjustment device is configured to advance or retreat said portion of length of the metal product in the adjustment section, the movement of the rest of the metal product being interrupted upstream and downstream of the adjustment section;
  • the adjustment section comprises a strip cooling unit, located for example between the furnace and the pickling unit, and/or a defect correction unit, located downstream of the pickling unit, and configured to detect and treat surface defects of one or more surfaces of the metal product;
  • the position adjustment device preferably makes it possible to move the length portion of the metal product located in the adjustment section with a maximum movement amplitude at least equal to a length of the furnace along the travel path;
  • the position adjustment device comprises a moving assembly carrying a guide roller for guiding the metal product in the upstream section and a guide roller for guiding the metal product in the downstream section, a movement of the moving assembly in a first direction jointly causing an elongation of the upstream section and a shortening of the downstream section, a movement of the moving assembly in a second direction jointly causing a shortening of the upstream section and an elongation of the downstream section;
  • the moving assembly is mobile along a trajectory, the first movement and the second movement being movements of the moving assembly along the trajectory in a first direction of movement and a second opposite direction of movement;
  • the moving assembly is mobile in translation following a rectilinear trajectory, for example following a vertical direction of movement;
  • the production line is configured for the production of a metal strip, a metal wire, a metal bar and/or a metal tube.
  • the invention also relates to a method for producing a metal product, by scrolling along a scroll path, comprising the heat treatment of the metal product in an induction heat treatment furnace and then the stripping of at least one surface of the product in a laser stripping unit.
  • the production process comprises one or more of the following optional features, taken individually or in all technically possible combinations:
  • the production method comprises unwinding the metal product from a coil upstream of the scroll path and/or winding the metal product to form a coil downstream of the scroll path;
  • the production method comprises unloading an output coil using a support assembly configured to support an output coil formed in a winding unit, the support assembly being rotatable about a vertical axis to move the output coil from the winding unit to an unloading position;
  • the production process includes the removal of a layer of organic material from the moving metal product before passing through the heat treatment furnace;
  • the removal is carried out using at least one laser to remove organic matter from a surface of the moving metal product
  • the production process includes planing the metal product downstream of the laser stripping unit along the scroll path;
  • the production process includes cutting edges of the metal product, preferably by laser;
  • the production process includes cutting each cut edge into fragments, preferably by laser;
  • FIG. 4 is a schematic side view of a detaching unit for detaching a retaining strip from a reel
  • FIG. 5 is a schematic view of a laser device usable in a stripping unit, a removal unit, a cutting unit, etc.;
  • FIG. 6 is a schematic top view of a unit for unloading coils of metal products at the output of the production line.
  • the production line 2 is preferably a continuous production line configured for continuous production of a metal product 4.
  • the production line 2 comprises, for example, in a known manner, guide rollers 6 distributed along the scroll path C and making it possible to define the scroll path C.
  • the metal product 4 rests on the guide rollers 6.
  • the guide rollers 6 comprise guide rollers 6 arranged to deflect the metal product 4 and possibly pinching guide rollers 6 which are associated in pairs, the two guide rollers 6 of each pair defining between them a slot through which the metal product 4 passes.
  • the furnace 8 is configured for the scrolling of the metal product 4 inside the furnace 8.
  • the furnace 8 is configured to generate an electromagnetic field crossed by the metal product 4 during the movement of the metal product 4 in the furnace 8, so as to generate induced electric currents circulating in the metal product 4, the circulation of the induced electric currents generating heat in the metal product 4 by Joule effect, so that the metal product 4 is heated.
  • the furnace 8 comprises electromagnetic inductors 12.
  • Each electromagnetic inductor 12 is capable of generating an electromagnetic field crossed by the metal product 4 during the movement of the metal product 4 in the furnace 8.
  • Each electromagnetic inductor 12 is for example an electromagnet.
  • the furnace 8 comprises one or more electromagnetic inductors 12 which are each configured to generate a variable electromagnetic field during the movement of the metal product 4.
  • the stripping unit 10 is configured to be traversed by the metal product 4 during the scrolling of the metal product 4 along the scrolling path.
  • the stripping unit 10 comprises at least one laser device 14, and preferably several laser devices 14, each laser device 14 being configured to strip at least one surface of the metal product 4 moving in the stripping unit 10.
  • the stripping unit 10 comprises several laser devices 14 distributed along the travel path C so as to strip several surfaces of the metal product 4. In exemplary embodiments, the stripping unit 10 comprises several laser devices 14 arranged on either side of the travel path C so as to strip two opposite surfaces of the metal product 4.
  • the stripping unit 10 comprises several laser devices 14 distributed along the travel path C to strip the same surface of the metal product 4.
  • the stripping unit 10 comprises several stripping laser devices 14 distributed along the travel path C opposite each surface of the metal product 4.
  • the support rollers 16 are arranged for a zigzag movement of the metal product 4 in the stripping unit 10, with an alternation of left turns and right turns in which the metal product 4 is curved, stripping laser devices 14 being distributed along the movement path alternately on one side and the other of the movement path C, each stripping laser device 14 pointing at a portion of the metal product resting on a support roller 16.
  • the oxide measuring unit 72 comprises for example an oxidation measuring sensor 74 for measuring one or more oxidation parameters of each of the two opposite surfaces of the metal product 4.
  • the vertical scrolling of the metal product 4 in the furnace 8 also makes it possible to limit the number of guide rollers 6 required in the furnace 8 and thus to limit the risk of marking the metal product 4 with the guide rollers 6 in the furnace 8 or at the outlet of the furnace 8, when the metal product 4 is hot and sensitive to marking.
  • the vertical scrolling of the metal product 4 in the furnace 8 still allows good control of the position of the metal product 4 relative to the inductors electromagnetic inductors 12, which makes it possible to arrange the electromagnetic inductors 12 close to the metallic product 4 for good induction heating efficiency.
  • the oven 8 is arranged on an upward section C1 of the scroll path C
  • the stripping unit 10 is arranged on a downward section C2 of the scroll path C.
  • such intermediate guide rollers 6 are cooled, for example by air and/or by water. This makes it possible to cool the metal product 4 guided by these intermediate guide rollers 6.
  • the cooling unit 18 is for example configured to force air circulation along the metal product 4 to cool the metal product 4.
  • the cooling unit 18 is for example configured to cool the metal product 4 by water, for example by spraying water onto the metal product 4, in particular atomized or non-atomized water.
  • the cooling unit 18 is arranged on the same rising or falling section of the scroll path C on which the oven 8 is arranged.
  • the defect correction unit 80 comprises, for example, for each stripped surface of the metal product 4, one or more defect sensors 82 and one or more laser correction devices 84, each laser correction device 84 being configured to emit a laser beam towards the surface of the metal product 4 to remove a possible surface defect, for example to remove one or more oxidation points present on the surface of the metal product 4.
  • the defect correction unit 80 comprises one or more defect sensors 82 and one or more correction laser devices 84 for detecting and treating surface defects on each of the two opposite surfaces of the metal product 4.
  • the production line 2 comprises a cutting unit 30 configured for cutting a rear end of a previous input reel 22 and/or cutting a front end of a next input reel 22.
  • the production line 2 comprises a removal unit 32 configured to remove a layer of organic material from the metal product 4, in particular from at least one surface of the metal product 4.
  • the metal product 4 has two opposing surfaces, each covered with a layer of organic material.
  • the removal unit 32 comprises one or more laser removal devices 34, each associated with a surface of the metal product 4.
  • Each laser removal device 34 is for example configured for the projection of a laser beam onto a surface of the metal product 4 such that the laser beam has the effect of evaporating a layer of organic material covering this surface and/or of pushing a layer of organic material covering this surface due to the movement of the metal product 4 moving along the moving path C.
  • Each laser removal device 34 is for example arranged to project a laser beam onto the corresponding surface of the metal product 4 at a location of the scroll path C where the metal product 4 moves vertically upwards. This allows the organic matter to fall from the corresponding surface by gravity.
  • the removal unit 32 comprises one or more tanks 36 for recovering the organic material removed from the metal product 4.
  • the removal unit 32 comprises a suction device 37 configured for the suction of fumes or vapors generated by the evaporation of organic material covering the metal product 4 under the effect of the laser beam(s) of the laser removal device(s) 34.
  • the planing unit 38 is configured to flatten the metal product 4, in particular to flatten deformations which could have been caused by the passage of the metal product 4 along the scroll path C.
  • the planing unit 38 comprises, for example, in a known manner, planing rollers 40 arranged to reduce deformations of the metal product 4, for example thanks to a particular arrangement and/or rollers with external diameters that vary from one planing roller 40 to another.
  • the production line 2 comprises an inspection unit 42 configured for the inspection of the metal product 4.
  • the inspection unit 42 is for example configured for an optical inspection of the metal product 4.
  • the inspection unit 42 comprises for example one or more image capture devices arranged to capture images of the metal product 4 and a data processing unit (not shown) configured to automatically analyze the captured images.
  • Slitting the metal product 4 makes it possible, for example, to form several narrow metal strips from a wide metal strip.
  • the cutting unit 44 comprises one or more laser cutting devices 46 arranged for slitting and/or sectioning the metal product 4.
  • the cutting unit 44 is configured for slitting the metal product 4 into more than two portions, i.e., into three or more portions.
  • Adjusting the position of said portion of the metal product 4 makes it possible, for example, when an unplanned interruption of the movement of the metal product 4 occurs, to move said portion of length of the metal product 4 back by several meters in the adjustment section, to reposition it in relation to the furnace 8 and the pickling unit 10, so as to resume production without having to reject the metal product 4.
  • the length adjustment device 54 comprises for example a mobile assembly 56 carrying a first roller 58 for guiding the metal product 4 in the upstream section C3 and a second roller 56 for guiding the metal product 4 in the downstream section C4, a first movement of the mobile assembly 56 (Arrow F1 in Figure 1) jointly causing an elongation of the upstream section C3 and a shortening of the downstream section C4, and a second movement of the mobile assembly 56 (Arrow F2 in Figure 1) jointly causing a shortening of the upstream section C3 and an elongation of the downstream section C3.
  • an input spool 22 is generally provided with one or more ligatures 90 (or “banding") wrapped around the input spool 22 to retain the wound input spool 22 during handling of the input spool 22.
  • the de-strapping unit 92 comprises for example one or more de-strapping laser devices 94, each de-strapping laser device 94 being configured to generate a laser beam for cutting at least one ligature 90 surrounding an input coil 22 received in the de-strapping unit 92.
  • each laser device whether it is a stripping laser device 14, a removal laser device 34, a cutting laser device 46, a correction laser device 84 or a de-stripping laser device 94 comprises for example, in a known manner, a laser 14A, 34A, 46A, 84A, 94A for generating a laser beam, an optical device 14B, 34B, 46B, 84B, 94B configured to shape and direct the laser beam towards a surface to be treated of the metal product 4, and an electronic control unit 14C, 34C, 46C, 84C, 94C configured to control the laser 14A, 34A, 46A, 84A, 94A and the optical device 14B, 34B, 46B, 84B, 94B to generate a suitable laser beam, shape the beam into a suitable shape and direct the beam appropriately.
  • each laser cutting device 46 is for example configured to emit a laser beam with a power of between 50 W and 50 kW.
  • each correction laser device 84 is for example configured to emit a laser beam with a power of between 50 W and 10 kW.
  • Each optical device 14B, 34B, 46B, 84B, 94B is advantageously configured to shape and direct the laser beam in different directions dynamically, for example to scan a surface of the metal product 4 to be stripped when it is a stripping laser device 14, to scan a surface of the metal product 4 from which organic matter must be removed when it is a removal laser device 34, to perform a transverse cut when it is a cutting laser device 46, to remove surface defects when it is a correction laser device 84 or to cut a ligature 90 when it is a de-strapping laser device 94.
  • the support assembly 64 is configured to simultaneously discharge an output coil 26 into the discharge position and receive a new output coil 26 formed in the winding unit 22.
  • the support assembly 64 is configured to carry two output coils 26 diametrically opposed with respect to the axis of rotation of the support assembly 64.
  • the winding unit 24 and the unloading position are diametrically opposed with respect to the axis of rotation of the support assembly 64.
  • the production line 2 of Figures 1 to 4 implements a method for producing a metal product 4 in which the metal product is scrolled along the scroll path C, the production method comprising the induction heat treatment of the metal product 4 in the furnace 8 and then the laser stripping of at least one surface of the metal product 4 in the stripping unit 10.
  • the production method preferably comprises unwinding the metal product 4 from an input coil 22 upstream of the scroll path C, for example in an unwinding station 20, possibly after unwinding the input coil 22 in an unwinding unit 92, and/or winding the metal product 4 to form an output coil 26 downstream of the scroll path C, for example in a winding station 24.
  • the production method advantageously comprises removing organic material from the moving metal product 4 before passing through the furnace 8.
  • the removal of organic material is preferably carried out using at least one laser removal device 34, each laser removal device 34 being arranged to remove organic material from a surface of the moving metal product 4.
  • the removal of organic material is preferably carried out on at least two surfaces of the metal product 4, in particular two opposite surfaces on the metal product 4.
  • the removal of organic material is preferably carried out on a rising portion of the moving path of so as to cause the organic matter to fall back by gravity, for example into collection bins 36, as illustrated in Figure 1.
  • Production line 2 combining an induction furnace 8 and a laser stripping unit 10, enables efficient production with a reduced footprint.
  • Production line 2 allows 4 different metal products to be processed one after the other, with very rapid adaptation of the operating parameters of furnace 8 and pickling unit 10.
  • the stop and restart capacity of production line 2 makes it possible to limit the waste produced, for example, such as that produced during the shutdown of a gas furnace whose cooling inertia is very high.
  • Each of the additional processing units performing laser processing allows great flexibility and ease of use, with the possibility of interrupting and resuming the operation of production line 2 or modifying the production carried out using production line 2, and easy maintenance.
  • Cutting is easily adjusted and maintenance is easy, especially compared to a shear cutting unit using knives that make a predetermined cut and wear out and need to be changed regularly.
  • the group of treatment units comprises a heat treatment unit configured to heat the metal product as the metal product moves along, in particular an induction furnace, and/or a cooling unit and/or a pickling unit configured to pickle at least one surface of the metal product as the metal product moves along, in particular a laser pickling unit, and/or a removal unit for removing organic matter from the metal product, in particular by laser, and/or a cutting unit, in particular by laser, and/or a planing unit and/or a welding unit configured to weld the metal product to a preceding or following metal product.
  • a heat treatment unit configured to heat the metal product as the metal product moves along, in particular an induction furnace
  • a cooling unit and/or a pickling unit configured to pickle at least one surface of the metal product as the metal product moves along, in particular a laser pickling unit, and/or a removal unit for removing organic matter from the metal product, in particular by laser, and/or a cutting unit, in particular by laser, and/or a planing unit and

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Abstract

Ligne et procédé de production d'un produit métallique avec traitement thermique et décapage La ligne de production est configurée pour faire défiler le produit métallique suivant un chemin de défilement et comprend, le long du chemin de défilement, un four de traitement thermique à induction configuré pour chauffer le produit métallique par induction lors du défilement du produit métallique, et une unité de décapage au laser configurée pour décaper au moins une surface du produit métallique lors du défilement du produit métallique, à l'aide d'au moins un laser.

Description

Ligne et procédé de production d’un produit métallique avec traitement thermique et décapage
La présente invention concerne une ligne et un procédé de production d’un produit métallique, notamment en acier, en particulier en acier inoxydable.
Dans la suite, on prendra comme exemple privilégié d’application le domaine des bandes et tôles d’acier inoxydable de toutes catégories (austénitiques, ferritiques, austéno-ferritiques...), laminées ou formées à chaud ou à froid. Cependant, il doit être entendu que cela ne sera absolument pas limitatif, et que l’invention s’applique à d’autres métaux pour lesquels se posent des problèmes techniques analogues à ceux rencontrés sur les bandes et tôles d’acier inoxydable, notamment aux diverses classes d’aciers au carbone, et alliages spéciaux, notamment ferreux. Elle s’applique aussi à d’autres produits que des bandes et tôles, par exemple à des fils, des barres et à des tubes avec et sans soudure, avec des adaptations des installations décrites qui sont évidentes pour la personne du métier.
Il est possible de soumettre une bande métallique à un traitement thermique au défilé par défilement continu de la bande métallique dans un four de traitement thermique. Un tel traitement thermique permet par exemple d’ajuster la microstructure du métal dont est constitué la bande métallique.
Il est possible de soumettre ensuite la bande métallique à un décapage au défilé par défilement continu de la bande métallique dans une unité de décapage pour éliminer une éventuelle couche d’oxyde indésirable qui se serait formée à haute température au contact d’une atmosphère oxydante telle que l’air, au cours du traitement thermique.
Une ligne de production configurée pour réaliser de telles opérations comprend généralement le four de traitement thermique et l’unité de décapage, et, en outre, un accumulateur de bande situé en amont du four de traitement thermique et de l’unité de décapage et un accumulateur de bande situé en aval du four de traitement thermique et de l’unité de décapage.
Chaque accumulateur de bande est configuré pour accumuler une longueur de bande en augmentant le chemin parcouru par la bande au sein de l’accumulateur de bande, puis restituer cette longueur de bande en diminuant le chemin parcouru par la bande au sein de l’accumulateur de bande.
Les accumulateurs de bande situés en amont et en aval du four de traitement thermique et de l’unité de décapage permettent d’assurer un défilement ininterrompu de la bande métallique dans le four de traitement thermique et l’unité de décapage, et ce malgré des ralentissements ou des arrêts du défilement de la bande métallique dans la ligne de production, en amont ou en aval du four de traitement thermique et de l’unité de décapage.
En effet, le four de traitement thermique, qui génère généralement de la chaleur par combustion de gaz ou à l’aide de résistances électriques de chauffage, possède une grande inertie thermique, et un arrêt ou un ralentissement de la bande métallique dans le four de traitement thermique conduit à un chauffage excessif de la bande métallique et à un traitement thermique inapproprié d’au moins un tronçon de la bande.
Des opérations nécessitant un arrêt ou un ralentissement de la bande métallique en amont ou en aval du four de traitement thermique et de l’unité de décapage sont, par exemple, des opérations d’engagement de bobines et de soudure de bobines en entrée de la ligne de production, des opérations de découpe de bobine en sortie de la ligne de production et des opérations intermédiaires réalisées le long de la ligne de production, comme des opérations de planage, par exemple dans un laminoir de type « skin-pass ».
Une ligne de production munie d’un ou plusieurs accumulateurs de bande nécessite un pilotage précis de la ligne de production pour assurer la vitesse de défilement requise dans chaque tronçon de la ligne de production.
Une ligne de production munie d’un ou plusieurs accumulateurs de bande présente un encombrement important du fait que chaque accumulateur de bande doit pouvoir accumuler une très grande longueur de bande et présente donc un volume important.
Chaque accumulateur de bande comprend par exemple de nombreux rouleaux montés sur des équipages mobiles les uns par rapport aux autres pour modifier l’écartement entre les rouleaux et ainsi modifier la longueur du chemin de défilement dans l’accumulateur de bande. Les rouleaux, les équipages mobiles et les actionneurs pour déplacer les équipages mobiles nécessitent une maintenance régulière.
Un des buts de l’invention est de proposer une ligne de production d’un produit métallique permettant de réaliser un traitement thermique et un décapage, la ligne de production étant simple, compacte et facile à utiliser.
A cet effet, l’invention propose une ligne de production d’un produit métallique configurée pour faire défiler le produit métallique suivant un chemin de défilement et comprenant, le long du chemin de défilement, un four de traitement thermique à induction configuré pour chauffer le produit métallique par induction lors du défilement du produit métallique, et une unité de décapage au laser configurée pour décaper au moins une surface du produit métallique lors du défilement du produit métallique, à l’aide d’au moins un laser. Un four à induction est configuré pour générer un champ magnétique qui induit la circulation de courants électriques induits dans le produit métallique défilant dans le four à induction, ce qui génère de la chaleur à l’intérieur même du produit métallique et provoque le chauffage en masse du produit métallique.
Un four à induction présente une inertie faible, en particulier plus faible que celle d’un four à gaz ou d’un four à résistances électriques de chauffage. Un four à induction présente l’avantage de pouvoir changer rapidement la température du chauffage du produit métallique et de pouvoir arrêter et démarrer rapidement.
Une unité de décapage au laser présente aussi l’avantage de pouvoir arrêter et démarrer rapidement, au contraire d’une unité de décapage par passage dans un ou plusieurs bains de décapage, nécessitant de maintenir le produit métallique dans chaque bain de décapage pendant un temps déterminé.
La ligne de production d’un produit métallique associant un four à induction et une unité de décapage au laser permet ainsi de s’affranchir de la nécessité de prévoir des accumulateurs de bande, ou au moins de limiter l’amplitude des ajustements de longueur.
Pour le soudage d’une bobine suivante à une bobine précédente, il est possible d’arrêter la ligne de production, en particulier en arrêtant le four de traitement thermique, l’unité de décapage et le défilement du produit métallique pendant le soudage, puis de redémarrer la ligne de production une fois le soudage réalisé.
La ligne de production peut ainsi être plus simple, plus compacte et plus facile à utiliser.
Selon des exemples de réalisation particulier, la ligne de production comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la ligne de production comprend un poste de dévidage de bobine situé à l’extrémité amont du chemin de défilement pour dévider le produit métallique à partir d’une bobine et/ou un poste de bobinage du produit métallique situé à une extrémité aval du chemin de défilement pour bobiner le produit métallique et former une bobine ;
- la ligne de production comprend une unité de coupe configurée pour la découpe une extrémité arrière du produit métallique dévidé à partir d’une bobine et/ou une unité de soudage configurée pour le soudage d’une extrémité arrière du produit métallique à une extrémité avant d’un autre produit métallique ;
- la ligne de production comprend une unité de décerclage configurée pour découper une ou plusieurs ligatures d’une bobine de produit métallique, en particulier en réalisant la découpe de chaque ligature au laser ; - la ligne de production comprend une unité de déchargement possédant un ensemble de support configuré pour supporter au moins une bobine de sortie formée dans une unité de bobinage de la ligne de production, l’ensemble de support étant mobile en rotation autour d’un axe vertical pour déplacer la bobine de sortie de l’unité de bobinage vers une position de déchargement ;
- la ligne de production comprend une unité de retrait configurée pour le retrait d’une couche de matière organique du produit métallique, l’unité de retrait étant située le long du chemin de défilement en amont du four de traitement thermique ;
- l’unité de retrait est une unité de retrait au laser comprenant au moins un laser agencé pour retirer une couche de matière organique une surface du produit métallique défilant au travers de l’unité de retrait.
- la ligne de production comprend une unité de planage, par exemple un laminoir de finition (« skin-pass ») ou une planeuse, située en aval de l’unité de décapage le long du chemin de défilement ;
- la ligne de production comprend une unité de découpe configurée pour découper le produit métallique, de préférence au laser, l’unité de découpe étant par exemple configuré pour découper des rives du produit métallique et, optionnellement, pour débiter chaque rive découpée en fragments.
- l’unité de découpe de rives est configurée pour découper les rives du produit métallique au laser, et, optionnellement, pour débiter chaque rive découpée en fragments au laser ;
- la ligne de production comprend un dispositif d’ajustement de position configuré pour ajuster la position d’une portion de longueur du produit métallique dans un tronçon d’ajustement du chemin de défilement incluant le four et l’unité de décapage, en faisant varier conjointement la longueur d’un tronçon amont situé en amont du four de traitement thermique et d’un tronçon aval situé en aval de l’unité de décapage, un allongement du tronçon amont entraînant un raccourcissement du tronçon aval et inversement ;
- le dispositif d’ajustement de position est configuré pour ajuster la position de ladite portion de longueur du produit métallique dans le tronçon d’ajustement, le produit métallique restant immobile le long du chemin de défilement en amont et en aval du tronçon d’ajustement ;
- le dispositif d’ajustement de position est configuré pour faire avancer ou reculer ladite portion de longueur du produit métallique dans le tronçon d’ajustement, le défilement du reste du produit métallique étant interrompu en amont et en aval du tronçon d’ajustement ; - le tronçon d’ajustement comprend une unité de refroidissement de la bande, située par exemple entre le four et l’unité de décapage, et/ou une unité de correction de défaut, située en aval de l’unité de décapage, et configurée pour détecter et traiter des défauts de surface d’une ou plusieurs surfaces du produit métallique ;
- le dispositif d’ajustement de position permet de préférence de déplacer la portion de longueur du produit métallique située dans le tronçon d’ajustement avec une amplitude maximale de déplacement au moins égale à une longueur du four le long du chemin de défilement ;
- le dispositif d’ajustement de position comprend un équipage mobile portant un rouleau de guidage pour le guidage du produit métallique dans le tronçon amont et un rouleau de guidage pour le guidage du produit métallique dans le tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un premier sens provoquant conjointement un allongement du tronçon amont et un raccourcissement du tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un deuxième sens provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont et un allongement du tronçon aval ;
- l’équipage mobile est mobile suivant une trajectoire, le premier déplacement et le deuxième déplacement étant des déplacements de l’équipage mobile le long de la trajectoire dans un premier sens de déplacement et un deuxième sens de déplacement opposés ;
- l’équipage mobile est mobile en translation suivant une trajectoire rectiligne, par exemple suivant une direction de déplacement verticale ;
- la ligne de production est configurée pour la production d’une bande métallique, d’un fil métallique, d’une barre métallique et/ou d’un tube métallique.
L’invention concerne aussi un procédé de production d’un produit métallique, en défilement suivant un chemin de défilement, comprenant le traitement thermique du produit métallique dans un four de traitement thermique à induction puis le décapage d’au moins une surface du produit dans une unité de décapage au laser.
Dans des modes de mise en œuvre particulier, le procédé de production comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le procédé de production comprend le dévidage du produit métallique à partir d’une bobine à l’amont du chemin de défilement et/ou le bobinage du produit métallique en formant une bobine à l’aval du chemin de défilement ;
- le procédé de production comprend le coupage d’une extrémité arrière du produit métallique et/ou le soudage d’une extrémité arrière du produit métallique à une extrémité avant d’un autre produit métallique ; - le procédé de production comprend la découpe d’une ou plusieurs ligatures d’une bobine d’entrée de produit métallique, en particulier en réalisant la découpe de chaque ligature au laser ;
- le procédé de production comprend le déchargement d’une bobine de sortie à l’aide d’un ensemble de support configuré pour supporter une bobine de sortie formée dans une unité de bobinage, l’ensemble de support étant mobile en rotation autour d’un axe vertical pour déplacer la bobine de sortie de l’unité de bobinage vers une position de déchargement ;
- le procédé de production comprend le retrait d’une couche de matière organique du produit métallique en défilement avant le passage dans le four de traitement thermique ;
- le retrait est réalisé à l’aide d’au moins un laser pour retirer de la matière organique d’une surface du produit métallique en défilement ;
- le procédé de production comprend le planage du produit métallique en aval de l’unité de décapage au laser le long du chemin de défilement ;
- le procédé de production comprend la découpe de rives du produit métallique, de préférence au laser ;
- le procédé de production comprend le débitage en fragments de chaque rive coupée, de préférence au laser ;
- le procédé de production comprend l’ajustement de la position du produit métallique dans un tronçon d’ajustement incluant le four de traitement thermique par induction et l’unité de décapage, par un ajustement conjoint de la longueur d’un tronçon amont du chemin de défilement situé en amont du four de traitement thermique et de la longueur d’un tronçon aval du chemin de défilement situé en aval de l’unité de décapage, un allongement du tronçon amont s’accompagnant d’un raccourcissement du tronçon aval et inversement ;
- l’ajustement est réalisé à l’aide d’un équipage mobile portant un rouleau de guidage du produit métallique dans le tronçon amont et un rouleau de guidage du produit métallique dans le tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un premier sens provoquant conjointement un allongement du tronçon amont et un raccourcissement du tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un deuxième sens provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont et un allongement du tronçon aval.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et fait en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique d’ensemble d’une ligne de production d’un produit métallique ;
- la Figure 2 est une vue schématique de côté d’une unité de découpe de rive du produit métallique ;
- la Figure 3 est une vue schématique de dessus du produit métallique au cours de la découpe des rives réalisée par l’unité de découpe de rive ;
- la Figure 4 est une vue schématique de côté d’une unité de détachement pour détacher une bande de maintien d’une bobine ;
- la Figure 5 est une vue schématique d’un dispositif laser utilisable dans une unité de décapage, une unité de retrait, une unité de découpe ... ; et
- la Figure 6 est une vue schématique de dessus d’une unité de déchargement de bobines de produits métalliques en sortie de la ligne de production.
La ligne de production 2 illustrée sur la Figure 1 permet de produire un produit métallique 4 allongé tel qu’une bande métallique, un fil métallique, une barre métallique ou un tube métallique.
La ligne de production 2 est de préférence une ligne de production continue configurée pour une production continue d’un produit métallique 4.
La ligne de production 2 est configurée pour faire défiler le produit métallique 4 suivant un chemin de défilement C.
La ligne de production 2 comprend par exemple, de manière connue, des rouleaux de guidage 6 répartis le long du chemin de défilement C et permettant de définir le chemin de défilement C. Le produit métallique 4 est en appui sur les rouleaux de guidage 6. Les rouleaux de guidage 6 comprennent des rouleaux de guidage 6 agencés pour dévier le produit métallique 4 et éventuellement des rouleaux de guidage 6 pinceurs qui sont associés par paires, les deux rouleaux de guidage 6 de chaque paire définissant entre eux une fente à travers laquelle passe le produit métallique 4.
La ligne de production 2 comprend, le long du chemin de défilement C, un four de traitement thermique à induction 8 (ci-après « four 8 ») configuré pour chauffer le produit métallique par induction électromagnétique lors du défilement du produit métallique 4, et une unité de décapage au laser 10 (ci-après « unité de décapage 10 ») configurée pour décaper au moins une surface du produit métallique 4 lors du défilement du produit métallique 4, à l’aide d’au moins un laser. L’unité de décapage 10 est située en aval du four 8 le long du chemin de défilement C.
Le four 8 est configuré pour le défilement du produit métallique 4 à l’intérieur du four 8. Le four 8 est configuré pour générer un champ électromagnétique traversé par le produit métallique 4 lors du défilement du produit métallique 4 dans le four 8, de manière à générer des courants électriques induits circulant dans le produit métallique 4, la circulation des courants électriques induits générant de la chaleur dans le produit métallique 4 par effet Joule, de sorte que le produit métallique 4 est chauffé.
Le four 8 comprend des inducteurs électromagnétiques 12. Chaque inducteur électromagnétique 12 est propre à générer un champ électromagnétique traversé par le produit métallique 4 lors du défilement du produit métallique 4 dans le four 8. Chaque inducteur électromagnétique 12 est par exemple un électroaimant.
Dans des exemples de réalisation, le four 8 comprend un ou plusieurs inducteurs électromagnétiques 12 qui sont chacun configurés pour générer un champ électromagnétique variable lors du défilement du produit métallique 4.
Ainsi, le produit métallique 4 traverse le champ électromagnétique variable de chacun de ces inducteurs électromagnétique 12, ce qui génère la circulation de courants électriques induits dans le produit métallique 4 et provoque le chauffage du produit métallique 4.
En variante ou en option, le four 8 comprend plusieurs inducteurs électromagnétiques 12 répartis le long du chemin de défilement C en étant configurés pour générer des champs électromagnétiques identiques et différents d’un inducteur électromagnétique 12 à l’autre lors du défilement du produit métallique 4.
Ainsi, le produit métallique 4 en défilement en regard de ces inducteurs électromagnétiques 12 est exposé à un champ électromagnétique d’intensité variable, ce qui génère la circulation de courants électriques induits dans le produit métallique 4 et provoque le chauffage du produit métallique 4.
Un exemple de four à induction pour le chauffage d’un produit métallique lors du défilement de ce produit métallique est décrit dans FR2808163A1.
L’unité de décapage 10 est configurée pour être traversée par le produit métallique 4 lors du défilement du produit métallique 4 le long du chemin de défilement.
L’unité de décapage 10 comprend au moins un dispositif laser 14, et de préférence plusieurs dispositifs laser 14, chaque dispositif laser 14 étant configuré pour décaper au moins une surface du produit métallique 4 en défilement dans l’unité de décapage 10.
Une unité de décapage d’un produit métallique en défilement est divulguée par exemple dans WO2018096382.
Dans des exemples de réalisation, l’unité de décapage 10 comprend plusieurs dispositifs laser 14 répartis le long du chemin de défilement C de manière à décaper plusieurs surfaces du produit métallique 4. Dans des exemples de réalisation, l’unité de décapage 10 comprend plusieurs dispositifs laser 14 disposés de part et d’autre du chemin de défilement C de manière à décaper deux surfaces opposées du produit métallique 4.
En particulier, lorsque le produit métallique 4 est une bande métallique, il comprend deux surfaces opposées, et l’unité de décapage 10 comprend de préférence des dispositifs laser 14 disposés de part et d’autre du chemin de défilement C de manière à décaper les deux surfaces opposées du produit métallique 4.
Dans des exemples de réalisation, l’unité de décapage 10 comprend plusieurs dispositifs laser 14 répartis le long du chemin de défilement C pour décaper une même surface du produit métallique 4.
La prévision de plusieurs dispositifs laser de décapage 14 répartis le long du chemin de défilement C pour le décapage d’une même surface du produit métallique 4 permet de décaper cette surface du produit métallique 4 en plusieurs passes.
De préférence, l’unité de décapage 10 comprend plusieurs dispositifs laser de décapage 14 répartis le long du chemin de défilement C en regard de chaque surface du produit métallique 4.
En particulier, l’unité de décapage 10 comprend plusieurs dispositifs laser de décapage 14 répartis le long du chemin de défilement C en regard de chacune parmi deux surfaces opposées du produit métallique 4.
Optionnellement, l’unité de décapage 10 comprend des rouleaux d’appui 16 agencés pour guider le produit métallique 4 dans l’unité de décapage 10, chaque dispositif laser de décapage 14 étant agencé pour décaper une portion du produit métallique 4 en appui sur un rouleau d’appui 16. Ceci permet de maîtriser la planéité de la surface à décaper en regard de chaque dispositif laser de décapage 14, et ainsi de garantir la qualité du décapage.
Dans des exemples de réalisation, comme illustré sur la Figure 1, les rouleaux d’appui 16 sont agencés pour un défilement en zig-zag du produit métallique 4 dans l’unité de décapage 10, avec une alternance de virage à gauche et de virages à droite dans lesquels le produit métallique 4 est courbé, des dispositifs laser de décapage 14 étant répartis le long du chemin de défilement en alternance d’un côté et de l’autre du chemin de défilement C, chaque dispositif laser de décapage 14 pointant sur une portion du produit métallique en appui sur un rouleau d’appui 16.
De préférence, la ligne de production 2 possède une unité de mesure d’oxyde 72 agencé le long du chemin de défilement entre le four 8 et l’unité de décapage 10, l’unité de mesure d’oxyde 72 étant configurée pour mesurer un ou plusieurs paramètres d’oxydation d’une ou plusieurs surface du produit métallique 4, l’unité de décapage 10 étant configurée pour ajuster les paramètres du décapage au laser en fonction du ou des paramètres d’oxydation mesurés pour ladite ou lesdites surfaces du produit métallique 4.
Les paramètres d’oxydation comprennent par exemple une composition d’oxyde, un seuil d’ablation (densité d’énergie laser), une épaisseur d’oxyde et/ou une émissivité.
Les paramètres du décapage laser ajustés en fonction des paramètres d’oxydation comprennent par exemple une longueur d’onde du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, la fréquence du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, la puissance du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, la durée d’impulsion du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, l’énergie d’impulsion du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, la vitesse de balayage du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, le taux de recouvrement entre les faisceau laser émis par des dispositifs laser de décapage 14 adjacent, le temps d’interaction laser-matière du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14, les paramètres de recouvrement entre les impacts lasers du faisceau laser émis par chaque dispositif laser de décapage 14,
L’unité de mesure d’oxyde 72 comprend par exemple un capteur de mesure d’oxydation 74 pour mesurer un ou plusieurs paramètres d’oxydation de chaque surface du produit métallique 4 décapé par l’unité de décapage 10.
En particulier, lorsque le produit métallique 4 est une bande métallique, l’unité de mesure d’oxyde 72 comprend par exemple un capteur de mesure d’oxydation 74 pour mesurer un ou plusieurs paramètres d’oxydation de chacune des deux surfaces opposées du produit métallique 4.
Chaque capteur de mesure d’oxydation 74 comprend par exemple une caméra agencée pour prendre des images d’une surface associée du produit métallique 4, l’unité de mesure d’oxyde 72 étant configurée pour l’analyse automatique des images capturées par chaque caméra pour déterminer les paramètres d’oxydation.
De préférence, le four 8 et l’unité de décapage 10 sont agencés verticalement, c’est- à-dire pour que le produit métallique 4 défile verticalement à travers le four 8 et l’unité de décapage 10. Ceci permet de limiter l’encombrement horizontal de la ligne de production 2.
Le défilement vertical du produit métallique 4 dans le four 8 permet aussi de limiter le nombre de rouleau de guidage 6 nécessaires dans le four 8 et ainsi de limiter le risque de marquer le produit métallique 4 avec les rouleaux de guidage 6 dans le four 8 ou en sortie du four 8, lorsque le produit métallique 4 est chaud et sensible au marquage.
Le défilement vertical du produit métallique 4 dans le four 8 permet encore une bonne maîtrise de la position du produit métallique 4 relativement aux inducteurs électromagnétiques 12, ce qui permet de disposer les inducteurs électromagnétiques 12 proches de produit métallique 4 pour une bonne efficacité du chauffage par induction.
Avantageusement, le four 8 et l’unité de décapage 10 sont disposés côte à côté. Ceci permet de limiter l’encombrement horizontal de la ligne de production 2.
De préférence, le four 8 et l’unité de décapage 10 sont agencés l’un sur un tronçon montant du chemin de défilement C, dans lequel le produit métallique 4 monte verticalement, et l’autre sur un tronçon descendant du chemin de défilement C, dans lequel le produit métallique 4 descend verticalement.
Dans des exemples de réalisation, le four 8 est agencé sur un tronçon montant C1 du chemin de défilement C, et l’unité de décapage 10 est agencée sur un tronçon descendant C2 du chemin de défilement C.
Si nécessaire, des rouleaux de guidage 6 intermédiaires sont agencés entre le four 8 et l’unité de décapage 10 pour effectuer un changement de direction du chemin de défilement entre le four 8 et l’unité de décapage 10.
Optionnellement de tels rouleaux de guidage 6 intermédiaires sont refroidis, par exemple par air et/ou par eau. Ceci permet de refroidir le produit métallique 4 guidé par ces rouleaux de guidage 6 intermédiaires.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend une unité de refroidissement 18 configurée pour refroidir activement le produit métallique 4 lors du défilement du produit métallique.
L’unité de refroidissement 18 est par exemple configurée pour forcer une circulation d’air le long du produit métallique 4 pour refroidir le produit métallique 4.
En option ou en variante, l’unité de refroidissement 18 est par exemple configurée pour refroidir le produit métallique 4 par eau, par exemple par projection d’eau sur le produit métallique 4, en particulier d’eau atomisée ou non.
L’unité de refroidissement 18 est disposée le long du chemin de défilement C en aval du four 8 et, de préférence, en amont de l’unité de décapage 10.
Dans des exemples de réalisation, l’unité de refroidissement 18 est disposée sur un même tronçon montant ou descendant du chemin de défilement C sur lequel est disposé le four 8.
En particulier, et comme illustré sur la Figure 1 , l’unité de refroidissement 18 est disposée sur un tronçon montant C1 du chemin de défilement C sur lequel est disposé le four 8, avant un changement de direction vers un tronçon descendant C2 du chemin de défilement C sur lequel est disposé l’unité de décapage 10. Un refroidissement par air est mieux approprié qu’un refroidissement par eau lorsque l’unité de refroidissement 18 est situé sur un même tronçon vertical du chemin de défilement que le four 8.
La prévision de rouleaux de guidage 6 intermédiaires refroidis comme évoqué auparavant permet de limiter la longueur ou la capacité de refroidissement de l’unité de refroidissement 18.
En option, la ligne de production 2 comprend une unité de correction de défaut 80 disposée le long du chemin de défilement C en aval de l’unité de décapage 10 et configurée pour détecter et traiter des défauts de surface d’une ou plusieurs surfaces du produit métallique 4, en particulier des points d’oxydation non décapés ou insuffisamment décapés par l’unité de décapage 10.
L’unité de correction de défaut 80 est par exemple configurée pour détecter et traiter des défauts de surface sur chaque surface du produit métallique 4 décapée par l’unité de décapage 10.
En particulier, lorsque le produit métallique 4 est une bande métallique, l’unité de correction de défaut 80 est configurée pour détecter et traiter des défauts sur chacune des deux surfaces opposées du produit métallique 4.
L’unité de correction de défaut 80 comprend par exemple, pour chaque surface décapée du produit métallique 4, un ou plusieurs capteurs de défaut 82 et un ou plusieurs dispositifs laser de correction 84, chaque dispositif laser de correction 84 étant configuré pour émettre un faisceau laser en direction de la surface du produit métallique 4 pour retirer un éventuel défaut de surface, par exemple pour retirer un ou plusieurs points d’oxydation présents sur la surface du produit métallique 4.
En particulier, lorsque le produit métallique 4 est une bande métallique, l’unité de correction de défaut 80 comprend un ou plusieurs capteurs de défaut 82 et un ou plusieurs dispositifs laser de correction 84 pour la détection et le traitement de défaut de surface sur chacune des deux surfaces opposées du produit métallique 4.
Chaque capteur de défaut 82 est par exemple une caméra configurée pour prendre des images de la surface associée du produit métallique 4, l’unité de correction de défaut étant configurée pour analyser automatiquement les images prises par chaque capteur de défaut 82 pour déterminer la présence éventuelle de défauts de surface à traiter.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend un poste de dévidage 20 situé à l’extrémité amont du chemin de défilement C pour dévider le produit métallique 4 à partir d’une bobine d’entrée 22. Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend un poste de bobinage 24 situé à une extrémité aval du chemin de défilement C pour bobiner le produit métallique 4 en formant une bobine de sortie 26.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend une unité de soudage 28 configurée pour le soudage d’une extrémité arrière du produit métallique 4 d’une bobine d’entrée 22 précédentes à une extrémité avant d’un autre produit métallique 4 d’une bobine d’entrée 22 suivant.
Ceci permet la production de produits métalliques 4 en continu à partir de plusieurs bobines d’entrée 22 successives en raccordant les bobines d’entrées 22 les unes aux autres.
De préférences, la ligne de production 2 comprend une unité de coupe 30 configurée pour la découpe d’une extrémité arrière d’une bobine d’entrée 22 précédentes et/ou la découpe d’une extrémité avant d’une bobine d’entrée 22 suivante.
L’unité de coupe 30 est située le long du chemin de défilement C en amont de l’unité de soudage 28.
La découpe d’une extrémité arrière d’une bobine d’entrée 22 précédente et/ou la découpe d’une extrémité avant d’une bobine d’entrée 22 suivante permet un soudage propre des deux bobines 22.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend une unité de retrait 32 configurée pour retirer une couche de matière organique du produit métallique 4, en particulier d’au moins une surface du produit métallique 4.
La matière organique est présente volontairement ou involontairement. La matière organique est par exemple de l’huile, un lubrifiant, en particulier de type silane, ou un dépôt de type peinture ou vernis.
Dans des exemples, le produit métallique 4 possède deux surfaces opposées, chacune recouverte d’une couche de matière organique.
L’unité de retrait 32 est située le long du chemin de défilement en amont du four 8, et, le cas échéant, en aval d’une unité de soudage 28 et/ou d’une unité de coupe 30.
L’unité de retrait 32 est par exemple configurée pour réaliser un retrait d’une couche de matière organique au laser.
L’unité de retrait 32 comprend au moins un dispositif laser de retrait 34.
Dans des exemples de réalisation, l’unité de retrait 32 comprend un ou plusieurs dispositifs laser de retrait 34, chacun associé à une surface du produit métallique 4.
L’unité de retrait 32 est par exemple configurée pour le traitement de deux surfaces opposées sur produit métallique 4. L’unité de retrait 32 comprend des dispositifs laser de retrait 34 disposés de part et d’autre du chemin de défilement C. Comme illustré sur la Figure 1 , l’unité de retrait 32 comprend en particulier un ou plusieurs dispositifs laser de retrait 34 disposés d’un côté du chemin de défilement C pour retirer une couche de matière organique d’une première surface du produit métallique 4 et un ou plusieurs lasers de retrait 34 disposés de l’autre côté du chemin de défilement C pour retirer une couche de matière organique d’une deuxième surface du produit métallique 4 opposée à la première surface.
Chaque dispositif laser de retrait 34 est par exemple configuré pour la projection d’un faisceau laser sur une surface du produit métallique 4 de telle sorte que le faisceau laser a pour effet d’évaporer une couche de matière organique recouvrant cette surface et/ou de pousser une couche de matière organique recouvrant cette surface du fait du déplacement du produit métallique 4 défilant le long du chemin de défilement C.
La poussée de la couche de matière organique est en particulier obtenue à l’aide d’un faisceau laser configuré pour traverser la couche de matière organique, frapper la surface du produit métallique 4 et chauffer ladite surface du produit métallique 4 de telle sorte à provoquer une évaporation locale de la matière organique à l’interface avec la surface du produit métallique 4 et générer une surpression qui pousse la couche de matière organique le long du produit métallique du fait du défilement du produit métallique 4 ou du déplacement du faisceau laser sur la surface. Ceci peut être obtenu sans endommager le produit métallique 4, et en particulier sans endommage la surface du produit métallique 4.
En particulier, le dispositif laser de retrait 34 est configuré pour projeter un faisceau laser avec une couleur et/ou une puissance et/ou une durée d’impulsion et/ou une densité d’énergie ou de puissance et/ou un temps d’interaction laser-matière permettant d’évaporer une couche de matière organique recouvrant cette surface et/ou de pousser une couche de matière organique recouvrant cette surface
Dans des exemples de réalisation, le dispositif laser de retrait 34 est configuré pour projeter un faisceau laser continu de longueur d’onde 10 pm (laser CO2) avec un temps d’interaction compris entre 0,3 ms et 0,5 ms et une puissance de laser comprise entre 2 kW et 10 kW. Un tel réglage permet d’évaporer une couche de matière organique recouvrant la surface du produit métallique 4.
Dans des exemples de réalisation, le dispositif laser de retrait 34 est configuré pour projeter un faisceau laser continu proche infrarouge avec une puissance comprise entre 1 et 5 kW et un temps d’interaction compris entre 1 ps et 50 ps. Un tel réglage permet de pousser une couche de matière organique recouvrant la surface du produit métallique 4.
Chaque dispositif laser de retrait 34 est par exemple disposé pour projeter un faisceau laser sur la surface correspondante du produit métallique 4 à un endroit du chemin de défilement C où le produit métallique 4 se déplace verticalement vers le haut. Ceci permet de faire tomber la matière organique de la surface correspondante par gravité.
Optionnellement, l’unité de retrait 32 comprend un ou plusieurs bacs 36 de récupération de la matière organique retirée du produit métallique 4.
Optionnellement, l’unité de retrait 32 comprend un dispositif d’aspiration 37 configuré pour l’aspiration de fumées ou vapeurs générées par l’évaporation de matière organique recouvrant le produit métallique 4 sous l’effet du ou des faisceaux laser du ou des dispositifs laser de retrait 34.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend une unité de planage 38 située le long du chemin de défilement C en aval de l’unité de décapage 10.
L’unité de planage 38 est configurée pour aplanir le produit métallique 4, en particulier pour aplanir des déformations qui auraient pu être provoquées par le passage du produit métallique 4 le long du chemin de défilement C.
L’unité de planage 38 comprend par exemple, de manière connue, des rouleaux de planage 40 agencés pour une réduction des déformations du produit métallique 4, par exemples grâce à agencement particulier et/ou des rouleaux de diamètres externes variables d’un rouleau de planage 40 à l’autre.
En variante, l’unité de planage 38 est un laminoir de dressage (ou « skin pass ») comprenant une paire de rouleaux de dressage agencés pour le passage du produit métallique 4 entre les deux rouleaux de dressage en étant pressé entre les deux rouleaux de dressage.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend une unité d’inspection 42 configurée pour l’inspection du produit métallique 4.
L’unité d’inspection 42 est par exemple configurée pour une inspection optique du produit métallique 4.
L’unité d’inspection 42 comprend par exemple un ou plusieurs appareils de capture d’image agencés pour capturer des images du produit métallique 4 et une unité de traitement de données (non représentée) configurée pour analyser automatiquement les images capturées.
L’unité d’inspection 42 est disposée le long du chemin de défilement C en aval de l’unité de décapage 10, et, le cas échéant, en aval de l’unité de planage 38.
Dans des exemples de réalisation dans lesquels la ligne de production 2 est configurée pour la production d’un produit métallique 4 qui est une bande métallique, la ligne de production 2 comprend une unité de découpe 44 configurée pour découper le produit métallique 4 au laser. L’unité de découpe 44 est par exemple configurée pour découper des rives du produit métallique 4, et, optionnellement, pour débiter les chutes résultant de la découpe de chaque rive en fragments et/ou pour refendre le produit métallique 4, i.e. pour le couper dans la sens de la longueur, et/ou pour sectionner le produit métallique 4, i.e. pour le couper dans le sens de la largeur.
La découpe des rives du produit métallique 4 permet par exemple d’obtenir une finition appropriée de bords du produit métallique 4.
La fragmentation des chutes résultant de la découpe des rives en fragments évite les soucis de bourrage et d’évacuations des chutes. La découpe en petits fragments permet aussi une meilleure revalorisation de la matière en autorisant son injection plus en aval dans le procédé d’élaboration par rapport aux autres matières premières, par exemple pour la production et le raffinage du métal.
Le refendage du produit métallique 4 permet par exemple de former plusieurs bandes métalliques étroites à partir d’une bande métallique large.
Le sectionnement du produit métallique 4 permet par exemple de former des produits de longueur souhaitée ou de séparer en sortie de la ligne de production 2 des bobines préalablement assemblées en entrée de la ligne de production 2 pour leur passage dans la ligne de production 2.
Une telle unité de découpe 44 au laser remplace en particulier une unité de découpe mécanique configurée pour découper le produit métallique par cisaillage à l’aide de couteaux, ces derniers devant être remplacés régulièrement, ce qui impose d’arrêter la ligne de production et impacte négativement la productivité.
En outre, dans une telle unité de découpé mécanique, la position des couteaux est fixe lors du fonctionnement de la ligne de production et ne peut être ajustée que lors d’un arrêt de la ligne de production.
L’unité de découpe 44 est disposée le long du chemin de défilement C en aval de l’unité de décapage 10, et, le cas échéant, en aval de l’unité de planage 38 et/ou en aval de l’unité d’inspection 42.
L’unité de découpe 44 est de préférence configurée pour une découpe au laser. L’unité de découpe 44 comprend un ou plusieurs dispositif laser de découpe 46.
Sur la Figure 3 qui représente l’unité de découpe 44 en vue de dessus, le faisceau laser L de chaque dispositif laser de découpe 46 est symbolisé par un point correspondant à la tâche focale du faisceau laser L sur la bande métallique 4.
Comme illustré sur la Figure 3, l’unité de découpe 44 comprend par exemples deux dispositifs lasers de découpe 46, chacun agencé pour découper une rive 48 respective du produit métallique 4. En option, l’unité de découpe 44 comprend deux dispositifs laser de découpe 46, chacun agencé pour découper une rive 48 respective en fragments 50.
En option, l’unité de découpe 44 comprend un ou plusieurs dispositifs laser de découpe 46 agencés pour le refendage et/ou le sectionnement du produit métallique 4.
Chaque dispositif laser de découpe 46 agencé pour réaliser un refendage réalise une découpe du produit métallique 4 suivant une ligne de coupe longitudinale LL s’étendant suivant la longueur du produit métallique 4.
Chaque dispositif laser de découpe 46 de sectionnement réalise une découpe du produit métallique suivant une ligne de coupe transverse LT s’étendant suivant la largeur du produit métallique 4.
Comme illustré sur la Figure 3, l’unité de découpe 44 comprend par exemple un dispositif laser de découpe 46 agencé pour le refendage du produit métallique 4 en deux portions 4A. Chaque portion 4A peut former une bobine de largeur plus faible que celle du produit métallique 4 (ou bobineau) en sortie de la ligne de production 2.
Dans d’autres exemples, l’unité de découpe 44 est configurée pour le refendage du produit métallique 4 en plus de deux portions, i.e. en trois portions ou plus.
Chaque dispositif laser de découpe 46 est dédié à la découpe de rives, au refendage ou au sectionnement ou commandable pour réaliser de la découpe de rives, du refendage et/ou du sectionnement. Le découpage au laser permet une adaptation très rapide des découpes.
En revenant à la Figure 1, la ligne de production 2 comprend en option un dispositif d’ajustement de position 54 configuré pour ajuster la position d’une portion de longueur du produit métallique 4 dans un tronçon d’ajustement du chemin de défilement C, le produit métallique 4 restant immobile le long du chemin de défilement C en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
Le dispositif d’ajustement de position 54 est en particulier configuré pour faire avancer ou reculer ladite portion de longueur du produit métallique 4 dans le tronçon d’ajustement, le défilement du reste du produit métallique 4 étant interrompu en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
Le tronçon d’ajustement comprend par exemple le four 8 et l’unité de décapage 10. Le dispositif d’ajustement de position 54 permet d’ajuster la position de la portion de longueur du produit métallique située dans le four 8 et l’unité de décapage 10. Le tronçon d’ajustement comprend ici le premier tronçon C1 et le deuxième tronçon C2.
L’ajustement de la position de ladite portion du produit métallique 4 permet par exemple, lorsqu’une interruption non planifiée du défilement du produit métallique 4 se produit, de faire reculer ladite portion de longueur du produit métallique 4 de plusieurs mètres dans le tronçon d’ajustement, pour la repositionner par rapport au four 8 et à l’unité de décapage 10, de manière à reprendre la production sans avoir à rebuter le produit métallique 4.
L’inclusion du four 8 et de l’unité de décapage 10 dans le tronçon d’ajustement permet d’assurer la reprise du traitement de ladite portion de longueur en incluant le chauffage et le décapage.
Le cas échéant, l’unité de refroidissement 18 disposée entre le four 8 et l’unité de décapage 10 est de préférence incluse dans le tronçon d’ajustement.
Le cas échéant, l’unité de correction de défaut 80 disposée en aval de l’unité de décapage 10 est de préférence incluse dans le tronçon d’ajustement de position dans lequel le dispositif d’ajustement de position 54 permet de faire avancer ou reculer le produit métallique 4 le long du chemin de défilement C.
Ceci permet de corriger les défauts d’une portion de longueur du produit métallique 4 qui a été reculée dans le tronçon d’ajustement de position puis avancée à nouveau en vue de son traitement dans le four 8 et l’unité de décapage 10.
Dans des exemples de réalisation, le four 8, l’unité de décapage 10 et, le cas échéant, l’unité de refroidissement 18 et/ou l’unité de correction de défaut, sont les seules unités de la ligne de production 2 incluses dans le tronçon d’ajustement de position du dispositif d’ajustement de position 8.
Le dispositif d’ajustement de position 54 permet de préférence de déplacer la portion de longueur du produit métallique 4 située dans le tronçon d’ajustement avec une amplitude maximale de déplacement au moins égale à la longueur du four 8.
Le dispositif d’ajustement de position 54 est par exemple configuré pour modifier conjointement la longueur du chemin de défilement dans un tronçon amont C3 situé en amont du tronçon d’ajustement et d’un tronçon aval C4 situé en aval du tronçon d’ajustement, un allongement du tronçon amont C3 provoquant un raccourcissement du tronçon aval C4 et, inversement, un raccourcissement du tronçon amont C3 provoquant un allongement du tronçon aval C4.
De préférence, le dispositif d’ajustement de longueur 54 est configuré de telle manière qu’un allongement du tronçon amont C3 d’une certaine longueur provoque un raccourcissement du tronçon aval C4 d’une même longueur et, inversement, qu’un raccourcissement du tronçon amont C3 d’une certaine longueur provoque un allongement du tronçon aval C4 de la même longueur
Un allongement du tronçon amont C3 et un raccourcissement du tronçon aval C4 conjoints permet de tirer le produit métallique 4 vers l’arrière dans le tronçon d’ajustement, et donc de faire reculer le produit métallique 4 dans le tronçon d’ajustement, le produit métallique 4 restant immobile en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
Un raccourcissement du tronçon amont C3 et un allongement du tronçon aval C4 conjoints permet de tirer le produit métallique vers l’avant le tronçon d’ajustement, et donc de faire avancer le produit métallique 4 dans le tronçon d’ajustement, le produit métallique 4 restant immobile en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
Le dispositif d’ajustement de longueur 54 comprend par exemple un équipage mobile 56 portant un premier rouleau 58 pour le guidage du produit métallique 4 dans le tronçon amont C3 et un deuxième rouleau 56 pour le guidage du produit métallique 4 dans le tronçon aval C4, un premier déplacement de l’équipage mobile 56 (Flèche F1 sur la Figure 1) provoquant conjointement un allongement du tronçon amont C3 et un raccourcissement du tronçon aval C4, et un deuxième déplacement de l’équipage mobile 56 (Flèche F2 sur la Figure 1) provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont C3 et un allongement du tronçon aval C3.
L’équipage mobile 56 est par exemple mobile suivant une trajectoire, le premier déplacement et le deuxième déplacement étant des déplacements de l’équipage mobile 56 le long de la trajectoire dans un premier sens de déplacement et un deuxième sens de déplacement opposés.
L’équipage mobile 56 est par exemple mobile en translation suivant une direction de déplacement. La trajectoire d’équipage mobile 56 est alors rectiligne. La direction de déplacement est par exemple verticale.
Avantageusement, l’équipage mobile 56 est mobile verticalement avec une amplitude de déplacement au moins égale à la longueur du premier tronçon C1 et/ou à la longueur du deuxième tronçon C2. Ceci permet un déplacement de la portion de longueur du produit métallique située dans le tronçon d’ajustement d’une longueur au moins égale à celle du four 8.
Lors de l’ajustement de la position du produit métallique 4 dans le tronçon d’ajustement lorsque le défilement du produit métallique 4 dans la ligne de production 2 est interrompu, le produit métallique 4 reste immobile dans un tronçon d’entrée C5 situé entre l’extrémité amont du chemin de défilement C et le tronçon amont C3 et dans un tronçon de sortie C6 situé entre le tronçon aval C4 et l’extrémité aval du chemin de défilement C.
Il est possible de réaliser un ajustement de position du produit métallique 4 pendant un défilement du produit métallique 4 dans la ligne de production 2, par exemple lors d’un redémarrage de la ligne de production 2, le dispositif d’ajustement de position 54 étant par exemple utilisé pour faire reculer la portion de longueur du produit métallique présente dans le tronçon d’ajustement.
Comme illustré sur la Figure 4, une bobine d’entrée 22 est généralement munie d’une ou plusieurs ligatures 90 (ou « cerclage ») enroulées autour de la bobine d’entrée 22 pour retenir la bobine d’entrée 22 enroulée lors de la manutention de la bobine d’entrée 22.
En option, la ligne de production 2 comprend une unité de décerclage 92 configurée pour couper chaque ligature (ou lien) 20 disposée sur la bobine d’entrée 22.
L’unité de décerclage 92 comprend par exemple un ou plusieurs dispositifs laser de décerclage 94, chaque dispositif laser décerclage94 étant configuré pour générer un faisceau laser pour couper au moins une ligature 90 entourant une bobine d’entrée 22 reçue dans l’unité de décerclage 92.
Comme illustré sur la Figure 5, chaque dispositif laser, qu’il s’agisse d’un dispositif laser de décapage 14, d’un dispositif laser de retrait 34, d’un dispositif laser de découpe 46, d’un dispositif laser de correction 84 ou un d’un dispositif laser de décerclage 94 comprend par exemple, de manière connue, un laser 14A, 34A, 46A, 84A, 94A pour générer un faisceau laser, un dispositif optique 14B, 34B, 46B, 84B, 94B configuré pour mettre en forme et diriger le faisceau laser vers une surface à traiter du produit métallique 4, et une unité électronique de commande 14C, 34C, 46C, 84C, 94C configurée pour commander le laser 14A, 34A, 46A, 84A, 94A et le dispositif optique 14B, 34B, 46B, 84B, 94B pour générer un faisceau laser approprié, mettre le faisceau dans une forme appropriée et diriger le faisceau de manière appropriée.
L’unité électronique de commande 14C, 34C, 46C commande notamment le laser 14A, 34A, 46A pour obtenir une puissance du faisceau laser appropriée en fonction de l’application (décapage, découpe ou retrait de matière organique).
Dans l’unité de décapage 10, chaque dispositif laser de décapage 14 est par exemple configuré pour émettre un faisceau laser avec une puissance comprise entre 50 W et 10k W.
Dans l’unité de retrait 32, chaque dispositif laser de retrait 34 est par exemple configuré pour émettre un faisceau laser avec une puissance comprise entre 50 W et 30 kW.
Dans l’unité de découpe 40, chaque dispositif laser de découpe 46 est par exemple configuré pour émettre un faisceau laser avec une puissance comprise entre 50 W et 50 kW. Dans l’unité de correction 80, chaque dispositif laser de correction 84 est par exemple configuré pour émettre un faisceau laser avec une puissance comprise entre 50 W et 10 kW.
Dans l’unité de détachement 92, chaque dispositif laser de décerclage 94 est par exemple configuré pour émettre un faisceau laser avec une puissance comprise entre 50 W et 10 kW.
Chaque dispositif optique 14B, 34B, 46B, 84B, 94B est avantageusement configuré pour mettre en forme et diriger le faisceau laser dans différentes directions de manière dynamique, par exemple pour balayer une surface du produit métallique 4 à décaper lorsqu’il s’agit d’un dispositif laser de décapage 14, pour balayer une surface du produit métallique 4 de laquelle il faut retirer de la matière organique lorsqu’il s’agit d’un dispositif laser de retrait 34, pour réaliser une découpe transversale lorsqu’il s’agit d’un dispositif laser de découpe 46, pour supprimer des défauts de surface lorsqu’il s’agit d’un dispositif laser de correction 84 ou pour découper une ligature 90 lorsqu’il s’agit d’un dispositif laser de décerclage 94.
Comme illustré sur la Figure 6, dans des exemples de réalisation, la ligne de production 2 comprend une unité de déchargement 62 pour le déchargement d’une bobine de sortie 26.
L’unité de déchargement 62 comprend un ensemble de support 64 configuré pour supporter au moins une bobine de sortie 26, l’ensemble de support 64 étant mobile en rotation autour d’un axe vertical pour déplacer une bobine de sortie 26 de l’unité de bobinage 24 vers une position de déchargement 65 à partir de laquelle la bobine de sortie 26 peut être convoyée sélectivement vers une zone de stockage 66 ou une ou plusieurs unités de traitement, comme par exemple, dans le cas d’un produit métallique sous la forme d’un bande métallique, une unité de découpe longitudinale 68 pour la découpe de la bande métallique dans le sens de la longueur ou une unité de découpe de forme 70 configurée pour la découpe de la bande dans le sens de largeur pour obtenir des tôles métalliques et/ou pour la découpe de plaques de différents formes dans la bande, comme par exemple des disques.
Avantageusement, l’ensemble de support 64 est configuré pour porter deux bobines de sortie 26 simultanément, l’une dans l’unité de bobinage 24 et l’autre dans la position de déchargement.
L’ensemble de support 64 est configuré pour simultanément décharger une bobine de sortie 26 dans la position de déchargement et recevoir une nouvelle bobine de sortie 26 formée dans l’unité de bobinage 22. De préférence, l’ensemble de support 64 est configuré pour porter deux bobines de sortie 26 diamétralement opposées par rapport à l’axe de rotation de l’ensemble de support 64. L’unité de bobinage 24 et la position de déchargement sont diamétralement opposées par rapport à l’axe de rotation de l’ensemble de support 64. En fonctionnement, la ligne de production 2 des Figures 1 à 4 met en œuvre un procédé de production d’un produit métallique 4 dans lequel le produit métallique est en défilement suivant le chemin de défilement C, le procédé de production comprenant le traitement thermique par induction du produit métallique 4 dans le four 8 puis le décapage au laser d’au moins une surface du produit métallique 4 dans l’unité de décapage 10.
Le procédé de production comprend avantageusement la détection de défauts de surface, en particulier de points d’oxydation, en aval de l’unité de décapage 10, par exemple par capture et analyse d’images de chaque surface décapée sur le produit métallique 4, et le traitement au laser de chaque défaut de surface détecté, par exemple dans une unité de correction de défaut 80 au laser.
Le procédé de production comprend de préférence le dévidage du produit métallique 4 à partir d’une bobine d’entrée 22 à l’amont du chemin de défilement C, par exemple dans un poste de dévidage 20, éventuellement après décerclage de la bobine d’entrée 22 dans une unité de décerclage 92, et/ou le bobinage du produit métallique 4 en formant une bobine de sortie 26 à l’aval du chemin de défilement C, par exemple dans un poste de bobinage 24.
Le procédé de production comprend de préférence le coupage d’une extrémité arrière du produit métallique 4 et/ou le soudage d’une extrémité arrière du produit métallique 4 à une extrémité avant d’un produit métallique 4 suivant.
Le procédé de production comprend avantageusement le refroidissement actif du produit métallique 4 entre le traitement thermique par induction et le décapage au laser, par exemple par passage dans une unité de refroidissement 18 située le long du chemin de défilement C entre le four 8 et l’unité de décapage 10.
Le procédé de production comprend avantageusement le retrait de matière organique du produit métallique 4 en défilement avant le passage dans le four 8. Le retrait de matière organique est de préférence réalisé à l’aide d’au moins un dispositif laser de retrait 34, chaque dispositif laser de retrait 34 étant agencé pour retirer de la matière organique d’une surface du produit métallique 4 en défilement. Le retrait de matière organique est de préférence réalisé sur au moins deux surfaces du produit métallique 4, en particulier deux surfaces opposées sur produit métallique 4. Le retrait de matière organique est de préférence réalisé sur une portion montante du chemin de défilement de manière à faire retomber la matière organique par gravité, par exemple dans des bacs de collecte 36, comme illustré sur la Figure 1.
Le procédé de production comprend de préférence le planage du produit métallique 4 en aval de l’unité de décapage 10 le long du chemin de défilement C. Le planage est réalisé dans une unité de planage 38, qui est par exemple un laminoir de finition (ou laminoir « skin pass ») ou une planeuse.
Le procédé de production comprend de préférence la découpe de rives 48 du produit métallique 4, de préférence au laser, avec optionnellement le débitage en fragments 52 de chaque rive 48 coupée, de préférence au laser.
Le procédé de production comprend avantageusement l’ajustement de la position d’une portion de longueur du produit métallique 4 dans le four 8 et l’unité de décapage 10 par ajustement conjoint de la longueur d’un tronçon amont C3 du chemin de défilement C situé en amont du four 8 et de la longueur d’un tronçon aval C4 du chemin de défilement C situé en aval de l’unité de décapage 10, un allongement du tronçon amont C3 s’accompagnant d’un raccourcissement du tronçon aval C4 et inversement.
L’ajustement est réalisé à l’aide de l’équipage mobile 56 portant un rouleau 58 pour le guidage du produit métallique 4 dans le tronçon amont C3 et un rouleau 58 pour le guidage du produit métallique 4 dans le tronçon aval C4, un déplacement de l’équipage mobile 56 dans un premier sens provoquant conjointement un allongement du tronçon amont C3 et un raccourcissement du tronçon aval C4, un déplacement de l’équipage mobile 56 dans un deuxième sens provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont C3 et un allongement du tronçon aval C4.
La ligne de production 2 associant un four 8 à induction et une unité de décapage 10 au laser permet une production efficace avec une emprise au sol réduite.
Le four 8 à induction présente une inertie faible, en particulier plus faible que celle d’un four à gaz. Un four 8 à induction permet de changer rapidement la température du chauffage du produit métallique 4 et peut être arrêté et démarré rapidement.
Une unité de décapage 10 au laser présente aussi l’avantage de pouvoir être arrêtée et démarrée rapidement, au contraire d’une unité de décapage par passage dans un ou plusieurs bains de décapage, nécessitant de maintenir le produit métallique 4 dans chaque bain de décapage pendant un temps déterminé.
Ainsi, pour le soudage d’une bobine de produit métallique suivante à une bobine métallique précédente, il est possible d’arrêter la ligne de production 2, en particulier en arrêtant le four 8, l’unité de décapage 10 et le défilement du produit métallique 4 pendant le soudage du produit métallique suivant, puis de redémarrer la ligne de production 2 une fois le soudage réalisé. La ligne de production 2 associant un four 8 à induction et une unité de décapage 10 au laser permet de s’affranchir de la nécessité de prévoir des accumulateurs, ou au moins de limiter l’amplitude des ajustements de longueur.
De préférence, la ligne de production 2 est dépourvue d’accumulateur pour l’accumulation d’une longueur du produit métallique.
L’absence d’accumulateur permet de disposer d’une ligne de production 2 compacte, et de limiter la maintenance de la ligne de production 2.
La rapidité de modification des réglages du four 8 à induction et de l’unité de décapage 10 au laser et leur finesse de réglage permettent d’utiliser la ligne de production 2 pour traiter des produits métalliques 4 différents en les raccordant l’un derrière l’autre pour leurs passages dans la ligne de production 2 ou de réaliser des traitements thermiques et/ou des décapages différents sur deux tronçons distincts d’un même produit métallique.
La ligne de production 2 permet de traiter des produits métalliques 4 différents à la suite les uns des autres, avec une adaptation très rapide de paramètres de fonctionnement du four 8 et de l’unité de décapage 10.
Il n’est pas nécessaire d’effectuer des campagnes de production d’un même produit métallique 4 en faisant fonctionner la ligne de production 2 pendant une longue période de temps avec les mêmes réglages, comme cela peut être le cas avec un four à gaz ou une unité de décapage par trempage.
Comme il est possible de changer rapidement de production, il n’est pas nécessaire de disposer d’un stock important d’un même produit métallique pour effectuer une campagne de production longue. Il n’est pas non plus nécessaire de prévoir des produits métalliques de transition pour effectuer des changements de campagne de production.
Il est en outre possible de limiter les pertes autour d’une zone de soudage d’un produit métallique 4 et d’un autre produit métallique 4 traités l’un après l’autre dans la ligne de production.
La capacité d’arrêt et de reprise de la ligne de production 2 permet de limiter les déchets produits, par exemple comme ceux produits lors d’un arrêt d’un four au gaz dont l’inertie de refroidissement est très grande.
Par ailleurs, le four 8 à induction et l’unité de décapage 10 utilisent de l’électricité comme source d’énergie, ce qui permet de disposer d’une ligne de production 2 alimentée en énergie exclusivement en électricité, sans nécessité par exemple d’alimentation en gaz.
Chacune des unités de traitement additionnelle réalisant un traitement au laser (unité de retrait 32, unité de correction 80, unité de découpe 40, unité de décerclage 92) permet une grande flexibilité et une grande facilité d’utilisation, avec la possibilité d’interruption et de reprise du fonctionnement de la ligne de production 2 ou de modification de la production réalisée à l’aide la ligne de production 2, et une maintenance facilitée.
En particulier, une unité de retrait 32 au laser permet de retirer une couche de matière organique facilement, en adaptant rapidement les paramètres de fonctionnement de l’unité de retrait 32 au laser en fonction du produit métallique 4 traité, en particulier en fonction du type de matière organique présente sur le produit métallique 4 ou d’une épaisseur d’une couche de matière organique. La matière organique est par exemple de l’huile.
Une unité de découpe 42 au laser permet de réaliser des découpes variées, avec par exemple la possibilité de réaliser du refendage du produit métallique 4, du sectionnement du produit métallique 4 ou des découpes de formes dans le produit métallique 4.
La découpe est adaptée facilement et la maintenance est facile, en particulier comparativement à une unité de découpe par cisaillement à l’aide de couteaux qui effectuent une découpe prédéterminée et qui s’usent et doivent être changés régulièrement.
Comme dans l’exemple illustré sur la Figure 1, il est possible de prévoir un dispositif d’ajustement de position 54 peu encombrant permettant d’avancer ou reculer une portion de longueur du produit métallique 4 pendant un arrêt de la ligne de production, par exemple pour limiter toute perte de longueur du produit métallique après reprise de la production.
Un tel dispositif d’ajustement de position est avantageux dans une ligne de produit d’un produit métallique configurée pour le défilement du produit métallique le long d’un chemin de défilement avec traitement du produit métallique dans plusieurs unités de traitement disposées le long du chemin de défilement pour le traitement du produit métallique au défilé, indépendamment de l’utilisation d’un four 8 à induction et d’une unité de décapage 10 au laser.
Ainsi, selon un autre aspect, l’invention propose une ligne de production d’un produit métallique configurée pour faire défiler le produit métallique suivant un chemin de défilement et comprenant, le long du chemin de défilement, plusieurs unités de traitement chacune configurée pour traiter le produit métallique au défilé, la ligne de production comprenant un dispositif d’ajustement de position configuré pour ajuster la position d’une portion de longueur du produit métallique dans un tronçon d’ajustement du chemin de défilement incluant d’un groupe d’une ou plusieurs unités de traitement, en faisant varier conjointement la longueur d’un tronçon amont situé en amont du groupe d’unité de traitement et d’un tronçon aval situé en aval du groupe d’unité de traitement, un allongement du tronçon amont entraînant un raccourcissement du tronçon aval et inversement.
Dans des exemples de réalisation, la ligne de production comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes :
- le dispositif d’ajustement de position comprend un équipage mobile portant un rouleau de guidage pour le guidage du produit métallique dans le tronçon amont et un rouleau de guidage pour le guidage du produit métallique dans le tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un premier sens provoquant conjointement un allongement du tronçon amont et un raccourcissement du tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un deuxième sens provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont et un allongement du tronçon aval ;
- les unités de traitement comprennent une unité de traitement thermique configurée pour chauffer le produit métallique lors du défilement du produit métallique, en particulier un four à induction, et/ou une unité de refroidissement et/ou une unité de décapage configurée pour décaper au moins une surface du produit métallique lors du défilement du produit métallique, en particulier une unité de décapage laser, et/ou une unité de retrait pour retirer de la matière organique du produit métallique, en particulier par laser, et/ou une unité de découpe, en particulier par laser, et/ou une unité de planage et/ou une unité de soudage configurée pour souder le produit métallique à un produit métallique précédent ou suivant et/ou une unité de décerclage pour couper une ou plusieurs ligatures entourant une bobine d’entrée, par exemple au laser ;
- le groupe d’unités de traitement comprend une unité de traitement thermique configurée pour chauffer le produit métallique lors du défilement du produit métallique, en particulier un four à induction, et/ou une unité de refroidissement et/ou une unité de décapage configurée pour décaper au moins une surface du produit métallique lors du défilement du produit métallique, en particulier une unité de décapage laser, et/ou une unité de retrait pour retirer de la matière organique du produit métallique, en particulier par laser, et/ou une unité de découpe, en particulier par laser, et/ou une unité de planage et/ou une unité de soudage configurée pour souder le produit métallique à un produit métallique précédent ou suivant.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ligne de production d’un produit métallique (4) configurée pour faire défiler le produit métallique (4) suivant un chemin de défilement (C) et comprenant, le long du chemin de défilement (C), un four (8) de traitement thermique à induction configuré pour chauffer le produit métallique par induction lors du défilement du produit métallique, et une unité de décapage au laser (10) configurée pour décaper au moins une surface du produit métallique lors du défilement du produit métallique (4), à l’aide d’au moins un laser.
2. Ligne de production selon la revendication 1, comprenant un poste de dévidage de bobine (20) situé à l’extrémité amont du chemin de défilement (C) pour dévider le produit métallique à partir d’une bobine et/ou un poste de bobinage (22) du produit métallique situé à une extrémité aval du chemin de défilement pour bobiner le produit métallique et former une bobine.
3. Ligne de production selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant une unité de coupe configurée pour la découpe une extrémité arrière du produit métallique dévidé à partir d’une bobine et/ou une unité de soudage configurée pour le soudage d’une extrémité arrière du produit métallique à une extrémité avant d’un autre produit métallique.
4. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de décerclage (92) configurée pour découper une ou plusieurs ligatures d’une bobine de produit métallique, en particulier en réalisant la découpe de chaque ligature au laser.
5. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de déchargement (62) possédant un ensemble de support configuré pour supporter au moins une bobine de sortie formée dans une unité de bobinage de la ligne de production, l’ensemble de support étant mobile en rotation autour d’un axe vertical pour déplacer la bobine de sortie de l’unité de bobinage vers une position de déchargement.
6. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de retrait (34) configurée pour le retrait du produit métallique d’une couche de matière organique, l’unité de retrait (34) étant située le long du chemin de défilement en amont du four de traitement thermique (8).
7. Ligne de production selon la revendication 4, dans laquelle l’unité de retrait (34) est une unité de retrait au laser comprenant au moins un laser agencé pour retirer une couche de matière organique d’une surface du produit métallique défilant au travers de l’unité de retrait (34).
8. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de planage (38), par exemple un laminoir de finition (« skin-pass ») ou une planeuse, située en aval de l’unité de décapage le long du chemin de défilement.
9. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une unité de découpe configurée pour découper le produit métallique, de préférence au laser, l’unité de découpe étant par exemple pour découper de rives du produit métallique et, optionnellement, pour débiter chaque rive découpée en fragments.
10. Ligne de production selon la revendication 9, dans laquelle l’unité de découpe de rives est configurée pour découper les rives du produit métallique au laser, et, optionnellement, pour débiter chaque rive découpée en fragments au laser.
11. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un dispositif d’ajustement de position (54) configuré pour ajuster la position d’une portion de longueur du produit métallique dans un tronçon d’ajustement du chemin de défilement incluant le four (8) et l’unité de décapage (10), en faisant varier conjointement la longueur d’un tronçon amont situé en amont du four (8) et d’un tronçon aval situé en aval de l’unité de décapage (10), un allongement du tronçon amont entraînant un raccourcissement du tronçon aval et inversement.
12. Ligne de production selon la revendication 11 , dans laquelle le dispositif d’ajustement de position est configuré pour ajuster la position de ladite portion de longueur du produit métallique dans le tronçon d’ajustement, le produit métallique restant immobile le long du chemin de défilement en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
13. Ligne de production selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle le dispositif d’ajustement de position est configuré pour faire avancer ou reculer ladite portion de longueur du produit métallique dans le tronçon d’ajustement, le défilement du reste du produit métallique étant interrompu en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
14. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, dans laquelle le tronçon d’ajustement comprend une unité de refroidissement de la bande, située par exemple entre le four et l’unité de décapage, et/ou une unité de correction de défaut, située en aval de l’unité de décapage, et configurée pour détecter et traiter des défauts de surface d’une ou plusieurs surfaces du produit métallique.
15. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, dans laquelle le dispositif d’ajustement de position est configuré pour permettre de déplacer la portion de longueur du produit métallique située dans le tronçon d’ajustement avec une amplitude maximale de déplacement au moins égale à une longueur du four le long du chemin de défilement.
16. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications 11 à 15, dans laquelle le dispositif d’ajustement de position comprend un équipage mobile (56) portant un rouleau de guidage pour le guidage du produit métallique dans le tronçon amont et un rouleau de guidage pour le guidage du produit métallique dans le tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un premier sens provoquant conjointement un allongement du tronçon amont et un raccourcissement du tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un deuxième sens provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont et un allongement du tronçon aval.
17. Ligne de production selon la revendication 16, dans laquelle l’équipage mobile est mobile suivant une trajectoire, le premier déplacement et le deuxième déplacement étant des déplacements de l’équipage mobile le long de la trajectoire dans un premier sens de déplacement et un deuxième sens de déplacement opposés.
18. Ligne de production selon la revendication 17, dans laquelle l’équipage mobile est mobile en translation suivant une trajectoire rectiligne, par exemple suivant une direction de déplacement verticale.
19. Ligne de production selon l’une quelconque des revendications précédentes, configurée pour la production d’une bande métallique, d’un fil métallique, d’une barre métallique et/ou d’un tube métallique
20. Procédé de production d’un produit métallique, en défilement suivant un chemin de défilement, comprenant le traitement thermique du produit métallique dans un four de traitement thermique (8) à induction puis le décapage d’au moins une surface du produit dans une unité de décapage (10) au laser.
21. Procédé de production selon la revendication 20, comprenant le dévidage du produit métallique à partir d’une bobine à l’amont du chemin de défilement et/ou le bobinage du produit métallique en formant une bobine à l’aval du chemin de défilement.
22. Procédé de production selon la revendication 20 ou la revendication 21, comprenant le coupage d’une extrémité arrière du produit métallique et/ou le soudage d’une extrémité arrière du produit métallique à une extrémité avant d’un autre produit métallique.
23. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 20 à 22, comprenant la découpe d’une ou plusieurs ligatures d’une bobine d’entrée de produit métallique, en particulier en réalisant la découpe de chaque ligature au laser.
24. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 20 à 23, comprenant le déchargement d’une bobine de sortie à l’aide d’un ensemble de support configuré pour supporter une bobine de sortie formée dans une unité de bobinage, l’ensemble de support étant mobile en rotation autour d’un axe vertical pour déplacer la bobine de sortie de l’unité de bobinage vers une position de déchargement.
25. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 20 à 24, comprenant le retrait d’une couche de matière organique du produit métallique en défilement avant le passage dans le four de traitement thermique.
26. Procédé de production selon la revendication 25, dans lequel le retrait est réalisé à l’aide d’au moins un laser pour retirer une couche de matière organique d’une surface du produit métallique en défilement.
27. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 20 à 26, comprenant le planage du produit métallique en aval de l’unité de décapage au laser le long du chemin de défilement.
28. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 20 à 27, comprenant la découpe du produit métallique, de préférence au laser, le découpe incluant par exemple la découpe de rives du produit métallique, de préférence au laser.
29. Procédé de production selon la revendication 28, comprenant le débitage en fragments de chaque rive coupée, de préférence au laser.
30. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 20 à 29, comprenant l’ajustement de la position du produit métallique dans un tronçon d’ajustement incluant le four de traitement thermique (8) par induction et l’unité de décapage (10), par un ajustement conjoint de la longueur d’un tronçon amont du chemin de défilement situé en amont du four de traitement thermique (8) et de la longueur d’un tronçon aval du chemin de défilement situé en aval de l’unité de décapage (10), un allongement du tronçon amont s’accompagnant d’un raccourcissement du tronçon aval et inversement.
31. Procédé de production selon la revendication 30, dans lequel le produit métallique reste immobile le long du chemin de défilement en amont et en aval du tronçon d’ajustement.
32. Procédé de production selon la revendication 30 ou 31 , dans lequel le tronçon d’ajustement comprend une unité de refroidissement de la bande, située par exemple entre le four et l’unité de décapage, et/ou une unité de correction de défaut, située en aval de l’unité de décapage, et configurée pour détecter et traiter des défauts de surface d’une ou plusieurs surfaces du produit métallique.
33. Procédé de production selon l’une quelconque des revendications 30 à 32, dans lequel l’ajustement est réalisé à l’aide d’un équipage mobile portant un rouleau de guidage du produit métallique dans le tronçon amont et un rouleau de guidage du produit métallique dans le tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un premier sens provoquant conjointement un allongement du tronçon amont et un raccourcissement du tronçon aval, un déplacement de l’équipage mobile dans un deuxième sens provoquant conjointement un raccourcissement du tronçon amont et un allongement du tronçon aval.
34. Procédé de production selon la revendication 33, dans lequel l’équipage mobile est mobile suivant une trajectoire, le premier déplacement et le deuxième déplacement étant des déplacements de l’équipage mobile le long de la trajectoire dans un premier sens de déplacement et un deuxième sens de déplacement opposés.
35. Procédé de production selon la revendication 34, dans lequel l’équipage mobile est mobile en translation suivant une trajectoire rectiligne, par exemple suivant une direction de déplacement verticale.
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