Brevet FR2467245A1 — publié le 19810417

La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer des propriétés de surface des tôles d'acier, et plus particulièrement pour diminuer leur tendance éven- tuelle au collage, au cours d'une mise sous forme de bobines à spires serrées. Dans les applications susmentionnées, il est fait, comme on le sait, essentiellement usage de tôles minces laminées à froid, qui, pour pouvoir étre utilisées dans des conditions à considérer comme satisfaisantes doivent présenter une bonne aptitude à l'emboutissage sans grippage et une bonne adhérence aux produits de revêtement dont on les recouvre habituellement. Une des phases de la séquence normale des opé- rations auxquelles on soumet ces tôles pour mener à bien le procédé de recuit usuellement pratiqué après leur lami- nage à froid, est constituée par leur bobinage sous forme de bobines à spires serrées. Or, il a été constaté qu'un phénomène de collage entre spires jointives se produisait et s'accentuait au cours du recuit, phénomène spécialement marqué pour les tôles en acier LD, stabilisé à l'aluminium (dans ce dernier cas, dû à la nature effervescente de l'acier en surface, et à la valeur plus élevée de leur température de recuit). Différentes méthodes ont déjà été proposées pour réduire ce phénomène intempestif de collage. C'est ainsi que par analogie avec ce qui se passe pour les tôles destinées à la fabrication du fer blanc, un prétraitement. de dégraissage en solution de lia2O.SiO2 permet de limiter le collage. Ce dégraissage effectué par immersion ou asper- sion sous un pH d'environ 12 conduit à la formation de H4S104 à partir du silicate de soude. L'acide siliclque formé se transforme, au cours d'une phase de rinçage (par immersion ou aspersion) subséquente à pH - 7 en Si(OH)4 ou SiO2.nH20. Ce dernier produit est un microgel de silice, de dimension de l'ordre de 50 A, permet d'éviter le collage des tôles; il a été formé à partir d'une solution aqueuse vraie de Na2O.SiO2, lors de la variation du pH. Un tel procédé présente toutefois l'inconvénient de nécessiter deux phases successives de dégraissage et de rinçage, la première étant assez onéreuse parce que généralement pratiquée sous électrolyse. La présente invention a pour objet un procédé qui permet de remédier, de façon plus complète et plus simple à l'inconvénient mentionné ci-dessus, en réalisant le gel de 3.- silice en une seule opération à la place de deux, comme mentionné plus haut. Selon la présente invention, il est proposé de réaliser le dépôt d'un microgel superficiel par un traitement simple, en tirant profit des possibilités offertes par la chimie des solutions colloïdales inorganiques, et plus particulièrement par la "silice colloïdale", ce traitement étant effectué en une seule opération sur la tôle, par exemple par projection de la solution eau-silice colloïdale (sans passer par une solution vraie, formant un gel de silice au cours d'un changement de pH concrétisant un processus en deux phases successives), immédia- tement en aval du train de laminoir, à sa sortie de la dernière cage, juste avant la phase de bobinage. On profite de la chaleur sensible de la bande métallique pour éliminer l'eau physiquement adsorbée par le collotde, on recueille ainsi sur la bande un gel de silice colloïdale; quant à l'eau chimiquement fixée au col- lolde, elle est maintenue au contact de celui-ci jusque et y compris le bobinage. Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérise en ce que, en aval d'un train de la- minoir délivrant des tôles d'acier en bandes, et le plus près possible de la sortie de la dernière cage et juste avant l'opé- ration de bobinage, on revêt une des faces de la tôle ou ses deux faces d'un film d'un gel, à choisir parmi les solutions colloi- dales inorganiques, et de préférence de la silice colloïdale, ce revêtement intéressant si possible, la totalité de la largeur de la bande. Le dépôt de ce film est généralement inférieur à 50 mg de SiO2/m2 x face; les valeurs les plus intéressantes sont de 1' 2 2 ordre de 10 mg de SiO2/m x face. Il a été constaté qu'un tel dépôt de gel d'une solution colloïdale inorganique permet effectivement d'éviter le collage entre spires au cours du recuit en bobines serrées. 4.- Il a également été observé que cette manière de procéder avait une action bénéfique sur la propreté superfi- cielle de la tôle. Cette action est due au potentiel oxydant (quoique limité) de l'eau chimiquement fixée au collolde, et qui se dégage au cours de la montée en température lors du recuit, en emportant avec elle les résidus d'hydrocarbure, sous forme de CO ou de C02. Le potentiel oxydant de cette eau peut être, de façon intéressante, ajusté à volonté, par dopage de la solution de silice colloïdale, par exemple par KMnO4, ou par tout autre agent oxydant, susceptible de se décomposer au cours du recuit. Il a également été observé que les ségrégations en éléments d'alliages (Mn, Cr, P...) conduisant à des enrichis- sements en extrême surface étaient influencées par ce traitement. En particulier, on n'observe plus de différence entre rives et axe de bande en ce qui concerne les taux de ségrégation et la ré- partition de ces ségrégations; les enrichissements aux joints de grains ne sont par exemple plus observés en rives de bande. De plus, il a été montré que le phénomène de gra- phitisation superficielle dû à une migration du carbone du volume vers la surface pouvait être inhibé par la présence du film de silice colloïdale. Suivant l'invention, le revêtement de la bande par le gel, notamment de silice colloïdale peut être effectué de plusieurs manières intéressantes. a. Suivant une première variante, le revêtement est réalisé par immersion de la bande dans la solution colloïdale de silice; dans ce cas, le séchage rapide de la bande est assuré par la chaleur sensible de la dite bande laminée à froid au sortir de la dernière cage du laminoir. b. Suivant une deuxième variante du procédé de l'invention, par aspersion par gicleur ou de préférence par atomiseur, de la 2467245- 5..- solution colloïdale, la polycondensation des micelles s'ef- fectuant au cours du séchage instantané de la bande da à sa chaleur sensible. En raison de la compacité de l'installation, le dispositif peut être installé à la sortie du laminoir à froid et être conçu pour traiter une ou deux faces de la bande laminée. Pour une vitesse de bande déterminée, la quantité de silice déposée dépendra des caractéristiques de gicleurs, de la pression et de la concentration de la solution colloïdale. Le fluide atomiseur peut être de l'air ou tout autre fluide gazeux, mais il doit permettre de réaliser un brouil- lard particulièrement fin de la solution colloïdale, de façon à faciliter le dégagement de l'eau physiquement liée au collo!de. Avantageusement, la solution de silice colloïdale peut être préchauffée jusqu'à 100'C environ, de même que le gaz servant à l'atomisation du collolde. Le schéma ci-après, donné à titre d'exemple non limitatif, permet de se rendre compte comment on peut mettre en oeuvre le procédé, objet de la présente invention. La figure 1 représente non à l'échelle, le cir- cuit d'une tôle en acier, destinée à être soumise au condition- nement de surface exécuté selon le dit procédé, dans une ligne pilote de simulation. La tôle déroulée hors de la débobineuse 1 traverse successivement 3 fours 2, 3, 4 o elle-est portée à une température voisine de 950C, en vue de simuler l'échauffement subi dans un laminoir industriel. Elle est ensuite laminée dans une cage quarto 5, à la sortie de laquelle est soumise en 6 au conditionnement de surface proprement dit, -puis essorée en 7 et rebobinée en 8. 6.- EXEMPLE Les résultats donnés ci-dessous ont été obtenus sur une bobine de 12 tonnes en 1 mètre de large, dont une moitié a été traitée selon l'invention, et est représentée par des échan- tillons repérés A et B, tandis que l'autre moitié, non traitée, est représentée par des échantillons repérés C. Le traitement a consisté à projeter par 5 atomi- seurs par face, une solution de silice collotdale à 30 g /1. dopée par KMnO4 à raison de 5 g /1. Le débit par atomiseur était de 100 cc/mn pour une vitesse de ligne de 600 m/nn. Les résultats suivants ont été observes: 1. Collage: 2. Propreté: a Les échantillons A et B ne collent pas. Les échantillons C sont nettement plus sensibles au collage observé à la débobineuse au cours du skin-pass. ) Cette propreté a été mesurée selon la spécifica- tion FORD, donnant le carbone total présent en surface. Echantillon A 4 mg C/m x face Echantillon B 3 mg C/m2 x face Echantillon C 9 mg C/m2 x face b) Par ailleurs, on a examiné la susceptibilité des échantillons à la graphitisation, des tôles du bobineau, mises en empilement compact, et après recuit à 700 C pendant 24 heures sous une atmo- sphère de N2 + 5 % H2 La mesure effectuée par diffraction du rayonnement X sur un plan caractéristique du graphite a fourni les résultats suivants: 7.- Echantillons A et B 4 coups/K X cm2 Echantillons C 130 coups/s x cm2. Les conclusions que l'on peut tirer de ces mesures sont nettement en faveur des échantillons A et B. 3. Aptitude à la phosphatation et à la peinture: Aucune différence n'a été observée entre les échantillons A, B et C au test du brouillard salin exécuté suivant la norme ASTM B. 117. Le phosphate de zinc a été appliqué par projection, la pein- ture était du type acrylique et le tBS était de 288 heures. 4. Sensibilité au grippage: Les échantillons A et B se sont avérés très nettement moins sensibles au grippage, au cours d'un essai de simulation ef- fectué sur des flans dégraissés, par emboutissage au moyen d' un outillage pourvu d'un jonc. Les résultats du test ont été reportés sur un graphique dans lequel la force appliquée au piston d'embou- tissage est reportée en fonction du déplacement du piston. L'absence de grippage est marquée par une allure très sensi- blement horizontale de la courbe (usuellement appelée "plateau"), tandis que la présence d'un grippage se traduit par une courbe présentant des ondulations et croissante jusqu'à rupture. Sur la figure 2 ci-annexée, on a représenté la charge du piston, en fonction du numéro d'ordre des flans suc- cessifs d'une même série, seul le premier flan de chacune des séries correspondante aux échantillons A, B et C ayant été préa- lablement huilé. Les résultats représentés par les 3 courbes A, B, C montrent encore un net avantage du côté des échantillons A et B. RhVENDICATIONS 1. Procédé pour améliorer les propriétés super- ficielles et notamment pour diminuer la tendance au collage des spires Jointes de tôles d'acier, disposées en bobines à spires serrées, c a r a c t é r i 8 é en ce qu'en aval du train de laminoir délivrant lesdites tôles, et le plus près possible de la dernière cage, on revêt une des faces ou les deux faces de la tôle d'un film d'un gel à choisir parmi les solutions colloidales inorganiques. 2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le gel est obtenu à partir de silice colloidale ou d'une solution colloïdale alumino- siliceuse, stabilisée soit en milieu basique, soit en milieu acide, le dépôt étant inférieur à 50 mg SiO2/m, et de préférence de l'ordre de 10 mg SiO2/m2. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dications 1 et 2, c a r a c t é r i s é en ce que la solution colloïdale est dopée en éléments capables de former des produits volatils avec le carbone. - 4. Procédé suivant la revendication 3, c a r a c t é r i s é en ce que les éléments sont l'un ou plusieurs des composés KMnO4, A12 (SO4)3, CuSO4, MnSO4, (NH2)2 CS. 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven- dication i 4, c a r a c t é r i s é en ce que le revêtement est obtenu par projection. 6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications l d 4, c a r a c t é r i s é en ce que le revêtement est obtenu par immersion. 7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications i A 6, c a r a c t é r i s é en ce qu'il est continu.