Brevet FR2389678A1 — publié le 19781201

La présente invention est relative à une installation de recuit continu pour tôles, particulièrement intéressante dans le cas des aciers doux pour emboutissage. Il est bien connu que le cycle de recuit continu, tel qu'il est réalisé pour le fer blanc, ne convient pas pour les tôles pour emboutissage. En effet, un tel cycle de recuit comprend généralement un chauffage Jusqu'S une température de 65O0C, une homogéndlsation par le maintien d'une température voisine de 7000C, un refroidissement contrôlé Jusqu'à une température de 450 C, et un refroidissement rapide Jusqu'd la température ambiante. Or, l'ensemble des deux phases de refroidissement est trop rapide pour que le carbone et l'azote puissent précipiter sous forme de carbonitrures. L'acier ainsi obtenu ne convient donc pas pour l'emboutissage proposé, parce qu'il est trop dur et trop peu ductile. Depuis longtemps, il est d'usage, après une opération continue de recuit, ou de recuit-galvanisation , de fai re subir un traitement de précipitation du carbone entre 3000C et 4000C dans un four à cloche. On obtient alors des propriétés comparables à celles obtenues par le procédé conventionnel de recuit sous cloche. Des procédés continus réunissant les deux opérations ont déjà été proposés, mais fls se sont avérés coûteux à cause des grandes longueurs de four nécessaires pour assurer la précipitation complète du carbone dans l'acier. La présente invention a pour obJet une installation permettant de remédier à ces inconvénients. Cette invention est fondée sur les considérations suivantes. Des essais ont montré que le passage de la bande sur des petits cylindres de renvoi freinait ltadoucissement souhaité pendant la deuxième phase du traitement (survieilliB- sement), à cause d'un phénomène de strain aging". Cependant, l'inventeur a trouvé en outre qu'il ne suffisait pas d'augmenter le diamètre des rouleaux de renvoi pour éviter un tel freinage. En fait, il est préférable d'en supprimer le plus possible et d'effectuer cette phase du traitement en réglant la traction dans la bande à une valeur aussi faible que possible. Par ailleurs, il n'est pas possible de réaliser cette opération en faisant parcourir à la bande une succession de passes verticales, car la hauteur de ces passes ne peut être augmentée indéfiniment en pratique pour des raisons de construction et de toute manière, même sans traction extérieure, le poids seul de la bande instaure déjà dans celle-ci une tension proportionnelle à la hauteur de passe. On est donc obligé, en pratique, de limiter la hauteur des passes verticales a mne vingtaine de mètres environ, ce qui impose la présence d'autant de rouleaux de renvoi qu'il y a de fois 20 m dans cette zone. Or, le passage de la bande sur ces rouleaux de renvoi va freiner l'adoucissement de l'acier à cause du phénomène de "strain aging". Il faudrait donc encore augmenter la longueur totale de cette partie de ligne, ce qui est impossible à cause de la limitation de la hauteur mentionnée plus haut. En conséquence, l'installation de recuit continu pour tôles, spécialement pour tôles en acier doux pour emboutissage, obJet de la présente invention, est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend un four de survieillissement ou de précipitation du carbone où la bande se déplace horizonta lement et effectue un nombre réduit de passages très longs, ce qui limite les cylindres de renvoi à un nombre très restreint, éventuellement nul. Egalement suivant l'lnvention, dans le cas où le four de survieillissement est équipé de cylindres de renvoi, ces derniers ont un diamètre aussi grand que possible. Un tel four doit en effet être conçu de telle fa çon que la bande d'acier n'effectue qu'un passage ou à la rigueur un faible nombre de passages horizontaux. Il est alors préférable d'utiliser des petits rouleaux de support à intervalles réguliers pour supporter la bande et I'empêcher de pren dre l'allure courbe bien connue sous le nom de "chainette" entre lesdits rouleaux. Du fait que les déplacements horizontaux peuvent être très longs, on peut réduire à volonté le nombre de cylindres de renvoi et, s'il en reste, on peut les choisir aussi grands que possible, puisqu'ils seront en nombre très restreint. Suivant une modalité particulièrement intéressante de l'invention, l'installation comprend un outre une zone de chauffage à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier, une zone de maintien à une température égale à > ou voisine de celle du chauffage précédent, une zone de refroidissement rapide, de préférence dans un bain aqueux à une température supérieure à 750C et une zone de refroidissement final, le four horizontal de survieillissement étant situé entre la zone de refroidissement rapide et la zone de refroidissement final. Suivant une autre modalité de ltlnventlon, la zone de chauffage à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier et/ou la zone de maintien à une température égale à ou voisine de celle du chauffage précédent et/ou la zone de refroidissement final sont avantageusement conçues de telle sorte que la bande s'y déplace horizontalement et effectue un petit nombre de pavages très longs avec éventuellement des cylindres de renvoi en nombre très restreint et de diamètre aussi grand que possible. Suivant encore une autre modalité de l'invention, le four horizontal constituant la zone de chauffage à une température supérieure à la température de recristallisation et/ou le four horizontal constituant la zone de maintien à une température égale à ou voisine de celle du chauffage précédent sont superposés au four horizontal de survieillissement. Les figures 1 à 3 sont données à titre d'exemple non limitatif pour bien faire comprendre la présente invention. La figure 1 consiste en un diagramme illustrant bien le gain en durée de séJour dans le four, assuré par l'invention. La figure 2 représente une installation de traitement thermique en continu de tôles laminées en acier doux pour emboutissage profond, comprenant essentiellement un four de chauffage et de maintien à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier, une zone de refroidissement rapide et un four horizontal de survieillissement conforme à la présente invention. La figure 3 représente une installation semblable à celle de la figure 2 où la zone de refroidissement rapide est constituée par une cuve contenant un bain d'eau maintenu à environ 900C. Sur lediagramme-de la figure 1, on a reporté en abscisse le nombre (n) de cylindres de renvoi sur lesquels la tôle doit passer pendant la phase de précipitation du carbone, ces cylindres étant tous du meme diamètre (D), et en ordonnée les durées de séjour (t, en secondes) de la tôle dans le four de survieillissement. Comme le passage de la tôle sur des cylindres de diamètre (D) ralentit le phénomène d'adoucissement, on a tracé la courbe expérimentale l qui donne le temps de maintien nécessaire à la température (T) choisie pour le survieillissement (en général 3000C à 500 C), pour obtenir la ductilité souhaitée en fin de traitement.Dans le cas de la figure 1, les conditions opératoires sont les suivantes D - diamètre des cylindres de renvoi = 1 mètre T = température de recuit de survieillissement = 400 C ductilité : elle est jugée suffisante quand l'allongement à la rupture atteint 44 P, La courbe l représente donc la variation du temps de survieillissement à 400 C, nécessaire quand on augmente le nombre de cylindres de renvoi ayant un diamètre de l mètre. Si on compare ensuite deux lignes de traitement fonctionnant à la même vitesse (v), on peut tracer les droites 2 et 3 qui donnent le temps de séjour effectivement réalisé en fonction du nombre de cylindres de renvoi en se basant sur le fait que la bande fait autant de passes qu'il y a de cylindres de renvoi. La droite 2 est relative à une ligne verticale avec des passes de 10 m et pour laquelle la durée de séjour effective est donnée par l'expression : t - n x 18 La droite v 3 est relative à une ligne horizontale avec des passes de 45 m et pour laquelle la durée de séjour effective est donnée par l'expression t x 5 vx 45 . Les intersections de chacune des droites 2 et 3 avec la courbe 1 fournissent dans chaque cas la durée de séjour et le nombre de cylindres de renvoi nécessaire. On voit que, plus les passes sont longues, plus la durée de séjour diminue. En pratique, il est aisé de disposer le four horizontal de survieillissement sans atteindre de trop grandes longueurs d'installation. L'installation représentée sur la figure 2 consiste en une ligne destinée à fonctionner à une vitesse de défilement de la tôle de 180 mètres par minute pour un format de tôle en acier doux pour emboutissage de 0,7 mm x 1000 mm. Cette ligne comprend - un dispositif d'entrée (l) comportant une débobineuse, - un dispositif (2) d'agrafage de bandes l'une à la sui te de l'autre, comportant une cisaille et un poste de soudure, - une chambre de dégraissage électrolytique (3) pour enle ver les huiles de laminage, - un accumulateur d'entrée (4), - un four (5) de chauffage à une température supérieure à une température de recristallisation de l'acier. Ce four chauffe la bande à 6500C en 1 minute et maintient cette bande pendant 1 minute à une température comprise entre 6500C et 8000C.Le chauffage de ce four est effec tué au moyen de tubes radiants et en atmosphère protec trice, - une zone (6) de refroidissement rapide à une températu re comprise entre 600 C et 4000C, ce refroidissement é tant effectué au moyen à'un jet de gaz d'atmosphère, - un four (7) de survieillissement conforme à l'invention, comprenant 4 passes horizontales de 51 mètres de longueur avec des cylindres de renvoi (8) de 1,40 m de diamètre et des petits cylindres du support (9) de îoe mm de dia mètre, placés à intervalles réguliers, - une zone (10) de refroidissement final par Jet de gaz d'atmosphère, - un accumulateur de sortie (11) contenant 360 mètres de bande, soit 2 minutes de fonctionnement de l'installa tion à la vitesse nominale, - un skin-pass (12), - une planeuse (13), - un stand d'inspection (14), - une cisaille (15), - une bobineuse de sortie (16) pour les aciers livrables en bobine, - une cisaille (17) pour le découpage éventuel de la bande en longueurs voulues par le client, - un tapis d'inspection (18) pour les tôles découpées en feuilles, - une empileuse (19). L'installation représentée sur la figure 3 consiste également en une ligne destinée à fonctionner à une vitesse de défilement de la tôle de 180 mètres par minute pour un format de la tôle en acier doux pour emboutissage de 0,7 mm x îoeo mm. Cette installation, qui constitue une modalité constructive particulièrement avantageuse de l'invention, comprend - un dispositif d'entrée (1) comportant une déboblneuse, - un dispositif (2) d'agrafage des bandes l'une à la suite de l'autre, comportant une cisaille et un poste de sou dure, - un accumulateur d'entrée (3), - un four de chauffage (4) à une température de 6500C, su périeure à la température de recristallisation de l'acier. ce four procure un chauffage à flammes directes de type non oxydant. - un sas (5) destiné à séparer les gaz de combustion du four (4) de l'atmosphère protectrice du four (6), - un four (6) de maintien sous atmosphère protectrice à une minute, - un sas (7) pour isoler le bac de trempe (8), - un bac de trempe (8) contenant de l'eau distillée à 900C. La bande sort du bain à une température de 1500C, - un couvercle condenseur (9) avec sortie vers un récupé rateur (non représenté) pour les vapeurs en excès, - un sas (10) d'entrée dans le four de survieillissement (11) > - un four (11) de survieillissement conforme à l'invention, comprenant 4 passes horizontales de 51 mètres de longueur avec des cylindres de renvoi (12) de 1,40 m de diamètre et des petits cylindres de support (13) de 100 mm de dia mètre, placés à intervalle réguliers. Ce four comprend d'une part, une zone (14) d'échange calorifique par rayon nement entre la bande qui entre à 150 C et celle qui sort de la zone de survieillissement (15) à 450"C, pour arri ver au sas de sortie (16) à 3000C, et d'autre part, une zone (15) de survieillissement où la bande est réchauffée à 4500C et maintenue à cette température. On règle au mieux l'émissivité de la tôle sortant du bain de trempe en jouant sur le pouvoir oxydant du bain, afin de facili ter l'échange calorifique dans la zone (14). - un sas (16) de sortie du four de survieillissement (11), - un bac de trempe (17) contenant de l'eau à 850C pour le refroidissement final, - un bac de traitement de surface (18) contenant un inhibi teur de corrosion et une solution de HC1, à 1 gr/l., à 600cl - un couvercle condenseur (19) avec sortie vers un récupé rateur (non représenté) pour les vapeurs en excès, - un sas (20) comprenant de bas en haut un injecteur d'eau de condensation à 400C venant du condenseur alimenté par les couvercles (9 et 19), cette injection servant de rin çage final, et un séchage rapide, - un accumulateur de sortie (21) d'une longueur de 360 mm, soit 2 minutes de fonctionnement de l'installation à la vitesse nominale, - un skin-pass (22), - une planeuse (23), --un stand d'inspection (24), - une cisaille (25), - une bobineuse de sortie (26) pour les aciers livrables en bobine, - une cisaille (27) utilisable lorsque la bande doit être fournie en morceaux de longueurs voulues par le client, - un tapis d'inspection (28) pour les tôles découpées en feuilles, - une empileuse (29). REVENDICATIONS 10/ Installation de recuit continu pour tôles, spécialement pour toles en acier doux pour emboutissage, c a r a c t é r i s é e en ce qu'elle comprend un four de survieilplissement Qu de précipitation du carbone où la bande se déplace horizontalement et effectue un nombre réduit de passages très longs, ce qui limite les cylindres de renvoi à un nombre très restreint, éventuellement nul. 20/ Installation suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que, dans le cas où le four de survieil lissement est équipé de cylindres de renvoi, ces derniers ont un diamètre aussi grand que possible. 30/ Installation suivant l'une ou l'autre des revendication 1 et 2, c a r a c t é r i s é e en ce qu'elle comprend en outre, une zone de chauffade à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier, une zone de maintien à une température égale à ou voisine de celle du chauffage précédent, une zone de refroidissement rapide, de préférence dans un bain aqueux à une température supérieure à 750C et une zone de refroidissement final, le four horizontal de survieillissement étant situé entre la zone de refroidissement rapide et la zone de refroidissement final. 4 / Installation suivant la revendication 3 > c a r a c t é r i s é e en ce que la zone de chauffage à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier et/ou la zone de maintien à une température égale à ou voisine de celle du chauffage précédent et/ou la zone de refroidlssement final sont conçues de telle sorte que la bande s'y déplace horizontalement et effectue un petit nombre de passages très longs avec éventuellement des cylondres de renvoi en nombre très restreint et de diamètre aussi grand que possible. 50/ Installation suivant la revendication 4, c a r a c t é r i s é e en ce que le four horizontal constituant la zone de chauffage à une température supérieure à la température de recristallisation et/ou le four horizontal constituant la zone de maintien à une température égale à ou voisine de celle du chauffage précédent sont superposés au four horizontal de survieillissement. 60/ Installation telle que décrite ci-dessus.