Brevet FR2421687A1 — publié le 19791102

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à froid comportant un stade de décalaminage. Le procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à froid usuel comporte les stades de décapage à l'acide de la bande laminée à chaud, de laminage à froid et de recuit. Le décapage a l'acide élimine la calamine, à savoir le film d'oxyde formé sur la surface de la bande durant le laminage à chaud. Cette élimination de la calamine améliore l'aspect de surface de la bande finie et permet une adhérence satisfaisante de la peinture et d'un revêtement métallique. Mais le décalaminage par décapage à l'acide est une opération chère puisqu'il nécessite une utilisation de beaucoup d'acide et l'élimination de l'acide use. De plus, le taux de décalaminage peut difficilement être contrôlé librement selon la modification de la quantité de calamine sur la surface de la bande chaude. L'hydrogène engendré durant le décapage à chaud attaque la bande pour provoquer une fragilité à l'hydrogène. Un surdécapage donne une rugosité de surface de la bande non uniforme, ce qui conduit à des difficultés dans le procéde de laminage à froid ultérieur telles qu'unie ondulation et une rupture de bande. Le procédé de fabrication d'une bande laminée à froid usuel avec décapage à l'acide pose de ce fait de nombreux problèmes en ce qui concerne le cote, l'efficacité de l'opération et la qualité du produit. Pour remplacer le décapage à l'acide, on a proposé des procédés de décalaminage mécaniques tels qu'un grenaillage et une pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs. Cependant générale- ment la quantite de calamine sur la surface de la bande laminée à chaud varie beaucoup à la fois longitudinalement et transversalement. En conséquence en essayant d'effectuer un décalaminage parfait sur toute la surface, ces procédes éliminent même le métal de base lorsque la quantité de calamine est très faible. Cette perte en métal de base non seulement abaisse le rendement mais aussi déforme le profil bombé, ce qui se traduit par des irrégula- rites de forme dans la bande laminée à froid. Pour résoudre ces problèmes, l'épaisseur de la calamine selon la largeur et selon la longueur sur la bande laminée à chaud a été pre-dêtectée par une jauge d'épaisseur de calamine aux rayons X, ce par quoi le débit et la pression mis en oeuvre dans le grenaillage et la pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs ont été contrôlés selon l'épaisseur de la calamine détectée. En conséquence, actuellement, l'équipement de décalaminage est important, complexe et cher. De plus ladifficulté accrue de son con trolle empêche d'avoir l'assurance d'un décalaminage parfait. Lorsque les conditions de la pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs ou du grenaillage sont modifiées selon la largeur et la longueur, la rugosité de surface de la bande décalaminée varie selon les deux directions. Par suite de la variation brutale du coefficient de frottement entre les cylindres de travail et la bande, de nombreuses perturbations se produisent au cours du procédé de laminage à froid ultérieur. Sous certaines conditions, la grenaille d'acier ou les grains mordent dans la surface de la bande, ce qui endommage la surface et altère la qualité du produit. La pressente invention a pour but de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus rencontrés dans le procédé usuel de fabrication d'une bande d'acier laminée à froid. Un but de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'une bande laminée à froid de qualité supérieure avec un coût très faible, en améliorant le procédé de décalaminage. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'une bande laminée à froid présentant une surface polie. Un autre but encore de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d une bande laminée à froid permettant une adhérence satisfaisante d'un revêtement métallique et d'une peinture. Pour atteindre les buts mentionnés ci-dessus, la bande de matériau laminée à chaud, recouverte par la calamine formée durant le laminage à chaud, est réduite à froid avec un étirage tel qu'il désagrège et enlève plus de calamine sur les deux bords que dans la partie centrale de sorte que l'épaisseur de calamine sur les deux zones devient sensiblement égale. La calamine désagrégée se trouvant sur la surface de la bande est éliminée par un nettoyage mécanique. A la différence des procédés conventionnels, le procédé conforme à la présente invention calamine sans décapage à l'acide et la qualité de la bande laminée à froid obtenue supporte une comparaison favorable. Par comparaison avec les autres procédés de décalaminage mécanique, ce procédé assure de meilleures propriétés de surface et évite l'élimination excessive du métal de base. La présente invention sera maintenant décrite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels Fig. 1 est une représentation graphique de la relation entre le taux d'étirage de la réduction à froid et la quantité de calamine selon la largeur de la bande, la tension sur la bande étant utilisée comme paramètre; Fig. 2 est un graphique représentant la relation entre le taux d'étirage et la distribution de la calamine selon la largeur de la bande; Fig. 3 représente la gamme du taux d'étirage de la réduction à froid qui convient pour le procédé de décalaminage de la présente invention; Fig. 4 est une vue schématique d'ensemble de l'installation pour mettre en oeuvre le mode de réalisation de base de la présente invention;; Fig. 5 est une vue d'ensemble schématique d'une installation pour la fabrication d'une bande laminée à froid avec une surface polie conformément à la présente invention; Fig. 6 est une vue d'ensemble schématique d'une installation pour la fabrication d'une bande laminée à froid permettant une adhérence satisfaisante d'un revêtementétallique et de la peinture. Examinée selon la largeur, généralement, l'épaisseur de calamine sur la bande laminée à chaud est faible au centre et deux à trois fois plus épaisse sur les deux bords. En conséquence, un peu de calamine du bord n'est pas éliminée meme lorsque la calamine du centre est parfaitement éliminée par des procédés de décalaminage mécaniques tels que le grenaillage. A l'inverse, lselimination complète de la calamine du bord s'accompagne de l'enlèvement d'un excès de métal de base dans la zone centrale de la surface comme mentionné précédemment, ce qui à son tour pose divers problèmes. Pour éliminer cette difficulté, on a essayé de réduire la calamine à une épaisseur uniforme en assurant un étirage par laminage. Des études et des-essais ont été effectués pour établir la relation entre la quantité (ou épaisseur) de la calamine selon la largeur de la bande laminée à chaud et le taux d'étirage par la réduction a froid. Ensuite, le fait suivant a été trouvé en ce qui concerne le laminage à froid de la bande laminée à chaud portant la calamine. A savoir la difference d'épaisseur de la calamine entre le centre et les zones de bordure décrolt brusquement au-dessus d'un certain étirage et un tel étirage critique a une valeur relativement élevée.De meme, on a constaté que la tension qui s'exerce sur la bande durant le laminage à froid a un effet sur la relation entre la quantité de calamine et le taux d'étirage de la réduction a froid. La figure 1 représente la relation entre la différence bord-centre en ce qui concerne la quantité de calamine (axe des y) et l'étirage de la- réduction à froid (axe des x) pour deux types de bandes laminées à chaud bobinées respectivement a une température élevée (entre 650 et 7500) et à la température usuelle (entre 550 et 6000C) dans laquelle la somme des tensions agissant sur la bande sur les cotés entrée et sortie du laminoir de laminage à froid, est utilisée comme paramètre.Lorsque le taux d'étirage de la réduction a froid augmente, les bords de la bande, oû la calamine est la plus épaisse, reçoivent une charge de laminage plus élevée, comme représenté dans la figure 1 Par suite de la reduc- tion d'épaisseur et de la rupture de la calamine, la variation de la quantité de calamine sur la largeur se trouve réduite. Un taux d'étirage de la réduction à froid accru exerce-un effet de diminution de la variation plus importante sur la bande laminée à chaud bobinée a une température élevée qui porte plus de calamine et présente une variation de la quantité de calamine sur la largeur plus importante que la bande usuelle.Lorsque la somme des tensions est zéro et que l'etirage de la réduction à froid excède 40%, la variation de la quantité de calamine sur la largeur décroît brutalement étant donné que l'effet de décalaminage par laminage augmente. Lorsque l'étirage de la réduction à froid dépasse 50%, la variation devient sensiblement égale à zéro. La figure 2 donne un exemple de la relation entre'l'étirage R et la distribution de la calamine sur la largeur, avec la somme des tensions égale à zéro. Lorsque l'étirage R devient aussi élevé que 40%, comme on peut le voir d'après le graphique, la quantité de calamine sur la bande décroît et varie peu entre les zones centrale et de bordure. Cette diminution de la quantité ou de l'épaisseur de calamine est due a l'amincissement de la calamine par le laminage et aussi a la rupture de la calamine sous la pression de laminage. L'huile de lubrification alimentée au cylindre du laminoir élimine par lavage la calamine enlevée. La partie la plus importante de la calamine dans la zone de bordure est éliminée par cette action de rupture et de desquamation. En se référant à nouveau à la figure 1, la diminution induite par la réduction à froid dans la différence de la quantité de calamine devient plus prononcée lorsque la somme S des tensions augmente. Cette diminution notable dans la différence de la quantité de calamine est due au fait que la calamine, qui est très fragile, est facilement brisée et décollée de la surface de la bande lors de l'application d'une tension. Lorsque la sómme S est de 5 kg/mm2 ou plus, comme représenté dans la figure 1, l'effet de la tension appliquée devient plus faible et saturé. Lorsque l'étirage R est constant et que la somme S n'est pas inférieure à 5 kg/mm2 , la différence D dans la quantité de calamine ne se modifie pas beaucoup avec la modification de la somme S. En considérant lteffet de ltapplication d'une tension représenté dans la figure 1, l'étirage de réduction à froid R souhaitable pour le décalaminage tombe à l'intérieur de la zone hachurée A dans la figure 3. Plus particulièrement, l'étirage souhaitable R est de 20% ou plus lorsque la somme S est égale à 5 kg/mm2 et ceci est exprimé sous la forme R #-4S + 40 lorsque la somme S est inférieure à 5 kgZmm . La bande ainsi reduite à froid est soumise à un nettoyage mécanique pour éliminer la calamine résiduelle de la surface de la bande. Le nettoyage mécanique peut être choisi parmi les procédés conventionnels tels que le grenaillage métallique ou aux grains abrasifs et le sablage, la pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs et le brossage sous pulvérisation. Le nettoyage mécanique est poursuivi jusqu'à ce que la quantité de la calamine sur les deux faces de la bande soit réduite à environ à 0,1 mg/cm2. La quantité de calamine pratiquement acceptable peut aller jusqu'à 2 environ 0,3 mg/cm . Le taux de nettoyage mécanique (en fonction du temps de nettoyage ou de la quantité de grenaille, grains, etc. projetée) tombe en dessous d'environ le cinquième de celui de la pratique conventionnelle. Laminée à froid jusqu'à une épaisseur sensiblement uniforme sur toute la largeur, comme mentionné ci-dessus, la calamine est éliminée uniformément de toutes les zones de la surface de la bande sans enlever trop de métal de base. Les décalamineurs mécaniques conventionnels employés dans divers procédes de laminage fonctionnent selon le principe de la rupture, de la desquamation et de l'élimination de la calamine par la pression exercée par les cylindres décalamineurs. Par exemple, une cage décalamineuse comportant des cylindres striés disposée entre le four de chauffage du laminoir à plaques et le train dégrossisseur brise la calamine formée par le chauffage, en appliquant un étirage de 2 à 5% sur les brames. La calamine brisée est enlevée par une pulvérisation d'eau sous haute pression. De même que ces décalamineurs, la présente invention élimine aussi la calamine par un étirage par laminage.Mais elle diffère des techniques des cages décalamineuses conventionnelles en ce que (1) l'étirage par les cylindres est effectué à froid (2) l'étirage par laminage réduit la calamine à une épaisseur uniforme quoique toute la calamine ne puisse pas être éliminée par I 'étirage seul et (3) la calamine résiduelle est éliminée par un nettoyage mécanique. Le Tableau 1 représente les conditions opératoires réelles avec un mode de réalisation de la présente inyention (tension = O). Comme on peut le voir d'après le Tableau 1, la réduction à froid avant le grenaillage allège les conditions du grenaillage (réduction de la pression du grenaillage et du débit), et assure une rugosité de surface uniforme pour la bande grenaillée. La bande décalaminée sous les conditions indiquées dans le Tableau 1 porte une calamine résiduelle de 0,1 mg/cm2. TABLEAU 1 8 o loi tB$ I 01 -I Lp c 6 rt rlr(l Ol ee M Id Taux de Press.n Debit de la grenaille augosLte de la Item Mate ri X aBij Tmn 3ord de Centre de Bord de Centre de Bord de Centre de la bande la g ~ . Acier s bas S 0g O O Conventionnel O u usuel x U X , uri QO) eB Zizi idem S o o a ffi ~ e o r 3 a S - l o F d ~ X n n n S X S 5 > g s E a H to o r ,1 s- O o -,1 n e ç X fl 14 lCd2 14 / 0 d E Comme décrit ci-dessus, le procédé de la présente invention applique une réduction à froid à la bande laminée à chaud avec un étirage choisi dans la zone A représentée dans la figure 3, sans décalaminage par décapage à l'acide. Cet étirage diminue la quantité absolue et la variation selon la largeur et selon la longueur de la calamine sur la surface de la bande. La calamine résiduelle est éliminée facilement et parfaitement par le grenaillage ou une pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs qui sont effectués ensuite sous des conditions fixées. Ce procédé élimine également les irrégularités de la rugosité de la surface selon la largeur et la longueur. Une sélection des conditions de grenaillage appropriées assure un décalaminage parfait. Ce procédé facilite les conditions de grenaillage et-de pulvérisation hydraulique avec grains. abrasifs.En conséquence, ce procédé empêche 11 attaque des particules projetées et élimine les problèmes de qualité du produit. Lorsque la bande ainsi réduite à froid et nettoyée mécaniquement est de plus laminée à froid avec un étirage supérieur à 30%, la bande atteint le même poli de surface que la bande laminée à froid usuelle comme exprimé en terme de taux de réflexion diffuse dans le Tableau 2. TABLEAU 2 Bande laminée Etirage de la réduction à froid a froid usuelle après nettoyage mécanique t%) 0 15 30 45 Poli 10 7 9 10 10 (%) (%) Bon Passable Passable Bon Bon Même la bande laminée à froid non soumise au laminage à froid après nettoyage est aussi parfaitement utilisable pour des applications usuelles. Le recuit dans un four de recuit en continu contenant un gaz réducteur réduit la légère quantité de calamine restant sur la surface de la bande à fini poli. En adhérant au métal de base, la calamine réduite rend la surface de la bande finement rugueuse. A cause de cette surface rugueuse, la bande permet une meilleure adhérence des enduits métalliques et peintures qu'une bande laminée a froid usuelle, comme représenté dans le Tableau 3. La bande laminée à froid de la présente invention dans le Tableau 3 a été fabriquee en donnant une réduction à froid de 20% à la bande laminée à chaud, en décalaminant par une pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs, en laminant a froid avec un étirage de 30% et en la soumettant à un recuit en continu pendant 15 secondes dans un gaz réducteur contenant 5% d'hydrogène. TABLEAU 3 Rejet en Bande laminée à Bande laminée à froid con pour cent froid usuelle formément à l'invention Adhérence du revêtement 0,5 0,2 métallique Adhérence de la 0,5 0,3 peinture Il est souhaitable que le gaz réducteur ne contienne pas moins de 2% d'hydrogène et la relation entre la durée du recuit t (en secondes) et la concentration en hydrogène H (e) dans le gaz réducteur est t # 60/H. On décrira maintenant avec référence a la figure 4 un mode de réalisation préférentiel de la présente invention. Dans la figure 4, l'extrémité de tête de la bande laminée à chaud 7 est sortie d'un bobineur 1 et soudée, par une machine à souder 2, -à l'extrémité de queue de la bande laminée à chaud précédente 8. En passant à travers un dispositif de stockage de bande 3, la bande laminée à chaud 8 est laminée à froid avec un étirage de 40% ou plus au moyen d'un train de laminoir de laminage à froid 4. Le train de laminoir de laminage à froid 4 peut être soit du type à quatre cylindres et cage unique ou du type à combinaison d'unités à plusieurs cages. Comprenant un dispositif à boucle habituellement utilisé, le dispositif de stockage de bande 3 alimente en continu la bande laminée à chaud 8 soudée par la machine à souder 2.Ceci permet un fonctionnement parfaitement en continu du train de laminoir de laminage à froid 4 mais la présente invention ne nécessite pas nécessairement un tel fonctionnement entierement continu. La bande 9 obtenue par le procédé provenant du train de laminoir de laminage à froid est sensible ment parfaitement décalaminée par une unité 5 de grenaillage ou de pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs et rembobinée sur un bobineur 6. Pour le décalaminage, des grains d'acier, de sable, de fer ou autres particules convenables peuvent être projetés. La figure 5 représente un autre mode de réalisation de la présente invention. Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation précédent en ce que l'unité de grenaillage ou de pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs 5 est précédée et suivie par des laminoirs de laminage à froid. L'unité de décalaminage et les laminoirs de laminage à froid fonctionnent parfaitement en continu, ce par quoi la bande laminée à chaud d'une épaisseur remarquablement importante est réduite à froid sous une pression élevée. Ceci réduit d'une manière importante le coût du laminage à froid . En se référant à la figure 5, l'extrémité de tête de la bande laminée à--chaud 7 est sortie du bobineur 1 et soudée par une machine à souder 2 à l'extremite de queue de la bande laminée à chaud 8 précédente.Passant à travers un dispositif de stockage de bande 3, la bande laminée à chaud 8 est soumise à une réduction en une passe, de préférence de 50 - 90%, dans une cage 10 de laminage sous pression élevée. La cage 10 de -laminage sous pression élevée peut être soit un laminoir planétaire conventionnel, soit un laminoir Sendzimir ou un laminoir à six hauteurs. La bande traitée 9 provenant de la cage de laminage à pression élevée 10 passe à travers un contrôleur de tension Il dans une unité 5 de grenaillage ou de pulvérisation hydraulique avec-grains abrasifs où la calamine de surface est sensiblement parfaitement éliminée. Le contrôleur de tension 11 est prévu pour réduire la puissance de laminage de la cage de laminage à pression élevée 10 et empê-cher son broutement. Après le grenaillage ou la pulvérisation -hydraulique avec grains abrasifs, la bande traitée 9 est laminée à froid jusqu'S ltepaisseur souhaitée au moyen d'un train de laminoir de laminage à froid 4 et rebobinée sur un bobineur 6. La figure 6 représente encore un autre mode de réalisation de la présente invention. L'installation représentée dans la figure 6 est semblable à celle de la figure 5, excepté en ce qu'un four de recuit en continu 12 contenant un gaz réducteur est interposé entre le train de laminoir de laminage à froid 4 et le bobineur 6. Le four de recuit en continu 12 est maintenu à 6000C et le gaz réducteur contient 10% d'hydrogène. Cette installation produit la bande laminée à froid mentionnée ci-dessus qui donne une excellente adhérence pour les revêtements métalliques et peintures. Comme on le comprendra d'après ce qui précède, la réduction à froid avant le grenaillage ou la pulvérisation hydraulique avec grains abrasifs simplifie considérablement l'installation pour ce traitement ultérieur et produit une bande de bonne qualité avec une finition de surface excellente. En conséquence, la présente invention contribue grandement à la réduction du coût de fabrication et à l'amélioration de l'efficacité de fonctionneitrent et de la qualité du produit. RE;VENDICATIONS 1.- Un procédé de fabrication d'une bande laminée à froid par réduction à froid d'une bande laminée à chaud caractérisé en ce que la bande laminée à chaud portant de la calamine est réduite å froid avec un étirage susceptible de briser et d'éliminer plus de calamine sur les deux bords que dans la partie centrale de sorte que l'épaisseur de la calamine dans les deux zones devient sensiblement égale et en ce qu'on -élimine la calamine brisée de- la surface de la bande par un nettoyage mécanique. 2.- Un procedé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étirage R (%) est ég-al à 20% ou plus lorsque la somme S (kg/mm2) des tensions exercées sur les côtés entrée et sortie du laminoir de laminage à froid est de 5 kg/mm2 ou plus et exprimé par R # -4S + 40 lorsque la somme S est inférieure à 5 kg/mm2. 3.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nettoyage mécanique est assuré par grenaillage. 4.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nettoyage mécanique est obtenu en pulvérisant un liquide contenant des particules abrasives sur la surface de la bande. 5.- Un procédé selon la-revendication 1, caractérisé en ce que le nettoyage mécanique de la bande est obtenu en brossant la surface de bande tandis que l'on pulvérise du liquide sur celleci. 6.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande nettoyée mécaniquement est réduite à nouveau à froid avec un étirage supérieur à 30%. 7.- Un procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bande réduite à nouveau à froid est recuite dans une atmosphère de gaz réducteur.