Brevet FR2532203A1 — publié le 19840302

La présente invention concerne et a essentiellement pour objet un procédé pour la production d'une bande métallique laminée à froid et propre. Dans le laminage à froid d'une bande d'acier, les lubrifiants de laminoir à froid tels que les huiles minérales, les huiles synthétiques, suif de boeuf ou analogues sont utilisés pour assurer le refroidissement et la lubrification des rouleaux de laminage. Sur la surface d'une bande après un laminage à froid il reste habituellement des tAa ches de lubrifiants de laminoir à froid utilisés dans le laminage et des poussières métalliques produites par l'abrasion au cours de l'opération de laminage.Quand le rouleau de bande avec de telles taches restantes sur les bandes est recuit, ces taches sont carbonisées et adhèrent à la surface de la bande en formant des noircissures de surface et détruisant considérablement l'apparence de surface causant une diminution de la valeur commerciale et endommageant grandement le rev8tement et la résistance à la corrosion. Quand on utilise une telle bande laminée à froid comme une t81e brute pour le placage, les noircissures restant fermement sur la surface de la bande ne sont pas éliminées par le prétraitement pour placage , induisant de sérieux défauts sur la surface du produit empêchant la formation d'un revêtement consistant, ainsi, le produit est endommagé dans son apparence et sa résistance à la corrosion est considérablement réduite. Par ailleurs, quand une telle ban- de laminée à froid est utilisée comme une ttle brute pour le revêtement, un revêtement de surface de son d'un tel matériau comme un phosphate ne peut se former ,ceci réduit considérablement les propriétés de la ttle pour revêtement. Pour ces raisons, quand une propreté élevée de la surface est requise, une bande laminée à froid a sa surface habituellement nettoyée dans une ligne de nettoyage avant d'être recuit . Cependant, une telle ligne de nettoyage demande beaucoup d'énergie additionnelle telle que l'électricité et de la vapeur d'eau, des détergents tels que les alcalis ou analogues, des éléments qui s'usent tels que des brosses, et du travail augmentant ainsi le cotit total de production. Dans un laminage à froid ou installation à re- cuire, on pratiquait plusieurs méthodes variées pour nettoyer la surface de la bande sans utiliser une ligne de nettoyage. Cependant aucune de celles-ci ntait satisfaisante d'une part d'unpoint de vuedu cotit et d'autre part dans son effet de nettoyage. Quelques méthodes déjà employées dans le laminage à froid pour nettoyer la surface de la bande sont les suivantes (i) Néthode au détergent Selon cette méthode, l'eau ou un détergent est injecté généralement à une pression de 918 KPa ou inférieure sur la surface de la bande à la dernière cage de laminoir ou passe pour nettoyer la surface de la bande de l'huile et des poussières métalliques déposées. Cependant, l'utilisation de l'eau provoque des défauts de surface tels que par exemple des taches d'humi- dité et de la rouille, ou provoque une aggravation de la lubrification du laminoir, ou une diminution de l'effi- cacité du laminage, rend difficile le laminage d'articles fins, et enfin produit une grande quantité de poussières métalliques provoquant des taches. Par ailleurs, l'utilisation d'un détergent est très coûteuse par rapport aux effets obtenus par celui-ci et amène de nouveaux problèmes tels qu'une diminution de la lubrificaton dans le laminage et nécessite un récipient de récupération et l'élimination des fluides usagés. (2) Procédé d'injection de détergent à haute pression. Dans ce procédé, le détergent à haute pression et à haute température est injecté sur la surface de la bande àb fin du laminage. Un exemple typique de -ce procédé est décrit dans'tlean Cold Rolling Method" de la publication de brevet Japonais NO 19 682/80. Selon ce procédé, bien que l'efficacité du nettoyage soet grandement améliorée, l'utilisation d'eau-et/ou de détergent provoque de la rouille et décroît les propriétés de lubrification conduisant à la production de poussières métalliquesprodui- tes par l'abrasion, ayant pour résultat de nombreux problèmes tels que des taches après recuit. (3) Procédé de nettoyage de laminage. Dans ce procédé, une émulsion lubrifiante de laminage utilisée pour le refroidissement et la lubrification du laminoir a des propriétés d'évaporation pendant le-recuit,améliorées . Selon ce procédé, il est souhaité que le lubrifiant du laminoir restant sur la surface de la bande ne soit-pas-carbonisé durant le recuit mais sera décomposé et vaporisé pour éviter que les propriétés de la surface de la bande soient détériorées. Dans ce procédé, ce pendant, l'effet de nettoyage obténu est faible et les propriétés de lubrîficatioedoivent, être sacrifiées car il est difficile d'obtenir une émulsion lubrifiante de laminoir ayant les deux propriétés de lubrification et d'évaporation durant le recuit. (4) Procédé de nettoyage au gaz de recuit. Dans ce procédé, la vapeur est mélangée avec un gaz atmosphérique comprenant principalement de l'azote gazeux et de 1'hydrogène gazeux pour réaliser une décarburation aux gaz de four et pour ainsi enlever le carbone résiduel produit durant le recuit par l'huile restée sur la surface de la bande. Des exemple typiques de ce procédé sont décrits dans, par exemple, les publications Japonaises NO 23817/71, 43401/73 et 18125/77. Selon ce procédé, bien que l'effet de nettoyage du gaz soit reconnus, quand la quantité d'huile et de poussière métallique attachée sur la surface du matériel devant être cuit, ce qui est le cas avec une bande laminée à froid, a une certaine valeur, par exemple, 100 mg/m2 ou plus , l'effet est limité. Réciproquement quand la quantité de vapeur devant être me- langée est augmentée, bien que l'effet de nettoyage du gaz est augmenté, ceci induit une décarburation locale dans la bande métallique, ce qui a pour résultat la formation de défauts dans la qualité du produit. Plus en détail, dans un four pour recuit à caisses étanches , la décarburation locale à l'intérieur et sur Os côtés périphériques extérieurs de la bobine de bande métallique nécessite que la quantité de vapeur devant être mélangée pour le nettoyage aux F soit limitée, ayant pour résultat un defaut de gaz pour obtenir l'effet de nettoyage désiré. Un objet de la présente invention est de procurer un procédé simple et économique pour produire une bande laminée à froid et propre, capable de produire une bobine de bande laminée à froid avec un effet de nettoyage équivalent à celui obtenuperunelgnede nettoyage conventionnelle bien entendu sans l'utiliser, et un recuit de la bobine de bande sans tache ou le moins possible sur celle-ci. Les inventeurs ont trouvé expérimentalement que l'effet de nettoyage d'une émulsion lubrifiante de laminoir. injectée sur la surface de la bande pendantle laminage à froid est fonction de la pression, de la vitesse d'écoulement, de l'angle et de la température de l'injection de l'émulsion lubrifiante et est indépendante du type de lubrifiantsisaoencentration est inférieure à 4% environ. En conséquence, un essai de nettoyage satisfaisant peut être réalisé en utilisant une émulsion lubrifiante de laminoir d'une concentration d'approximativement 4% dans les cages de laminoir autres que la dernière et en injectant une émulsion de lubrifiant de laminoir de faible concentration à une autre pression sur la surface de la bande avant la dernière cage de laminoir. Cependant, quand l'émulsion lubrifiante d'une concentration identique à celle utilisée dans les autres cages de laminoir doit être utilisée également dans la dernière cage pour la raison décrite ci-dessus, l'huile de l'émul- sion de lubrifiant s'attachera contre la surface de la bande pour détruire sa propreté.Réciproquement quand une émulsion lubrifiante de concentration inférieure à 0,5 % est utilisée, cela provoquera de nombreux problèmes tels que de la rouille, des taches d'humidité, une diminution de l'efficacité du laminage dû à la diminution de la lubrification, une production d'une grande quantité de poussière métallique provoquée par la diminution de l'effica- cité du laminage et la production de taches dues aux poussières métalliques attachées sur la surface de la bande d'acier, comme dans le cas où l'eau est utilisée dans la dernière cage de laminoir. Comme cela a été décrit ci-dessus, les nombreux problèmes induits par le procédé au détergent utilisant l'eau ou un détergent peuventtrerésd?1-eninjectant à une haute pression une émulsion lubrifiante de laminoir ayant une concentration de 0,5 - 2,0 % sur la surface de la bande à l'entrée ou à la sortie de la dernière cage de laminoir et en injectant à une basse pression une émulsion lubrifian- te de laminoir de même concentration sur les rouleaux de laminage comme lubrifiant Dans le procédé d'injection de détergent sous haute pression décrit ci-dessus, un séparateur d'huile est nécessaire pour réutiliser la solution détergente. Dans le procédé selon la présente invention, cependant comme l'émulsion lubrifiante de laminage a une faible concentration de 0,5 - 2,0 %,il n'est pas nécessaire de prévoir un séparateur d'huile mais on contrôle seulement la concentration de l'émulsion lubrifiante pour la maintenir dans la fourchette de 0,5 - 2,0 %. L'émulsion lubrifiante est injectée de préférence à une pression comprise entre 5.000 KPa - 20.000 KPa car l'effet de nettoyage est très faible quand la pression d'injection est inférieure à 5.000 KPa et, d'autre part, cet effet est saturé quand la pression est dans le domaine supérieur à 20.000 KPa. La vitesse d'écoulement de l'injection de l'émul- sion lubrifiante est de préférence comprise entre 20-150 l/mn par 100 mm de large sur un côté de la bande. Dans le domaine d'une vitesse d'écoulement inférieure à 11/mn,lteffet de nettoyage est très faible et,par ailleurs, dans le domaine d'une vitesse d'écoulement supérieure à 150 I/mn , l'effet de nettoyage est saturé, et le drainage de l'eau devient très faible. Dans le procédé selon la présente inventon, la bande laminée à froid propre obtenue-selon la voie décrite ci-dessus est chargée dans un fourneau de recuit à cais- ses pour bobine. étanche rempli avec un gaz atmosphérique comprenant principalement de l'azote (N2) et de l'hydrogène (H2) (par exemple, un gaz Ax composé de 75 % N2 et 25 % H2) et mélangé avec la vapeur d'eau. Le point de rosée du gaz de four est ajusté dans un domaine de O à 100C car quand le point de rosée est inférieur à 0 C ltef- fet de nettoyage est faible et, au contraire,quand le point de rosée est supérieur à 100C des décarburations locales de la bande interviennent. Par le procédé selon la présente invention, comme la contamination de la bande est maintenue à un très bas niveau, il n'est pas nécessaire de mélanger une grande quantité de vapeur d'eau pour un nettoyage par le gaz et en conséquence, aucune décarburation locale n'est induite au cours du recuit. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparai- tront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faisant référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple et illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de la cons truction d'un laminoir à froid pour obtenir une bobine de bande laminée à froid, dans lequel le procédé selon la présente invention est appliqué; - la figure 2 est une vue équivalente à celle de la figure 1 montrant une partie d'une modification du procédé selon la présente invention; et - - la figure 3 est une vue schématique d'une cons- truction d'un fourneau de recuit du typeà caisses pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. En se référant maintenant à la figure 1, le procédé pour la production de la bobine de bande laminée à froid est décrit, cette figure montre une construction schématique d'un laminoir à froid conventionnel continu contenant 5 cages de laminoir à 4 rouleaux, dans lequel une émulsion lubrifiante de laminoir d'uhe concentration relativement élevée de 3 à 5% est alimentée depuis un premier réservoir 3aux première , deuxième troisième et quatrièmes cages 1, 2. L'émulsion lubrifiante utilisée dan; ces cages estrécEtée,par une plaque 4 en forme d'entonnoir et recueillie dans le premier réservoir 3 pour une recirculation. A la dernière cage ou cinquième cage de laminoir 5, une émission lubrifiante de concentration comprise entre 0,5 - 2,0 % est alimentée sur les rouleaux de cette cage àpartir d'un second réservoir 6 à travers une pompe à faible pression 7 et des buses d'injection 8. L'émulsion lubrifiante provenant du second réservoir 6 est également injectée à une haute pression sur les deux cotés de la bande Il à travers une pompe haute pression 9 et des buses d'injection 10. Les buses d'injection 10 peuvent être sur n'importe lequel des côtés d'entrée (figure 1) et de sortie (figure 2 ) de la cinquième cage de laminoir, mais sont de préférence disposées sur le côté d'entrée de cette cage. L'émulsion lubrifiante utilisée est reçue par une plaque 12 en forme d'entonnoir et recueillie par le second réservoir 6 pour être recyclée. Une bobine de bande laminée à froid 13 obtenue selon ce procédé est chargée dans un fourneau commun de recuit du type à caisses 14 dans lequel un gaz atmosphérique consistant principalement en H2etN2etdela'vapeur d'eau sont alimentés à travers un orifice d'alimentaton et évacués comme gaz d'échappement à travers un orifice de sortie. Le point de rosée à l'intérieur du fourneau de recuit est contrôlé suivant la manière décrite ci-dessous. Un appareil de mesure du point de rosée 16 est monté sur un conduit 15 des gaz d'échappement communiquant avec le fourneau de recuit 14. Un signal de détection provenant de l'appareil de mesure 16 est appliqué à un additionneur 17 pour être comparé avec un point de référence, et un signal de correction est appliqué à la vanne .19 de contrôle de la vitesse d'écoulement disposée dans un conduit d'alimentation en vapeur d'eau 18 pour contrôler la quantité de vapeur d'eau alimentée. On donnera maintenant quelques exemples du procédé selon la présente invention afin de mieux éclaircir ce mode de réalisation pratique,'mais ces exemples ne doivent en aucun cas être considérés comme limitant le cadre de la présente invention, car de nombreuses variations et modifications sont possibles. Exemple 1. 1. Dimensions du matériel de départ: 2,8 mm d'épais seur x 1200 mm de largeur. 2. Dimensions du matériel fini : 0,7 mm d'épais seur x 1200 mm de largeur. 3. Laminage à froid (1) Taux de réduction 9 % (à la cinquième cage) (2) Vitesse de laminage 1400 m/mn. (3) Les première à quatrième cages Des rouleaux brillants de travail sont uti lisés. On utilise une émulsion lubrifiante minéra le à)a concentration de 3 %. (4) Cinquième cage Des rouleaux mats de travail sont utilisés. L'émulsion lubrifiante minérale utilisée a une concentration de 0,8 %. (5) Injection à basse pression dans la cinquiè me-cage de laminoir (pour la lubrification des rouleaux) Pression : 981KPa Température : 500C Débit d'écoulement : 4.000 l/mn. (6) injection à haute pression dans la cin quième cage de laminoir (pour le nettoya ge de la surface de la bande). Pression: 9810 K Pa. Température : 500C Débit d'écoulement : 50 l/mn. (pour 100 mm de largeur sur un côté) Buse d'injection : Secteur de la buse Angle d'injection 300 Angle de torsion 300 Angle d'inclinaison de la buse : 600 par rapport à la direc tion du mouvement de la bande. Distance entre les injections : 300 mm. 4. Condition du recuit étanche discontinu La vapeur d'eau est soufflée dans le gaz atmosphérique consistant principalement en gaz N2 et H2 et le point de rosée à l'intérieur du four est maintenu à TOC. La température d'égalisation est de 6700C et les périodes de recuit sont de 15 heureux Un soufflage de la vapeur d'eau est com mencé aumoment du début de l'égalisation est arrêté quand la température de la bo bine atteint 500 C durant le refroidis sement après l'égalisation. 5. Résultats. La quantité de taches renfermtide l'huile et de la poussière métallique attachées sur la surface dela bande après le lami nage à froid est de 50 mg/m. Après que la bobine soit recuite un test d'essuyage avec du papier filtre révèle que la bande est aussi propre que les bandes ayant subi un nettoyage dans une ligne de nettoyage électrolytique conventionnelle. Un test par la méthode Ford montre que la quantité de carbone restant sur la surface de la bande est seulement de 1 mg/m2. L'as pect du produit ne montre aucun défaut tel que rouille ou tache d'humidité. De plus, la bande ne présente aucun problè me de décarburation locale après le recuit et est nettement meilleure dans ses proprié tés de résistance à la corrosion après un traitement chimique et revêtement que les bandes ayant passé à travers une ligne de nettoyage électrolytique conventionnelle. Exemple 2. Le tableau 1 montre les résultats obtenus par-le procédé selon la présente invention avec une émulsion lubrifiante de laminage et des conditions de recuit modifiées par rapport à celles de l'exemple 1. T A B L E A U 1 Liquide injecté Quantité Condition Quantité Problèmes à haute pression de taches de de carbone rencontrés Cas sur la bande à ou sur la bande recuit résiduel dans le Déci avant la dernière après le mesuré par laminage sion cage du laminoir laminage à la méthode à froid et froid. froid Ford. défauts (mg/m) du produit 1 Eau 200 - 25 Non conve nable pour feuille Faible rouille, tache diumidité 2 Eau 200 H2O soufflée 20 " Faible 3 Détergent 150 - 20 " Faible Emulsion 4 lubrifiante miné- 50 - 5 Satisfai- Bon rale à 0,8%. sant Emulsion H2O Satis Excellent 5 lubrifiante 50 soufflée 1 faisant minérale à 8%. Emulsion 6 lubrifiante 500 - 40 " Faible minérale à 50%. Emulsion 7 lubrifiante 500 H2O 30 " Faible minérale soufflée Par ailleurs, il a été confirmé par d'autres tests d'injection sous haute pression que, quand la vitesse de laminage de la bande est aussi élevée que 100 m/min, le degré de propreté de la surface de la bande est uniformément détèrminé par la force de frappe du liquide indépendamment du type de liquide utilisé, tel que eau détergent ou émulsion lubrifiante de laminage de concentration inférieure à 4%. Dans les opérations de laminage réelles, cela est difficile habituellement à cause de la limitation de l'équipement pour isoler l'émulsion lubrifiante sur les rouleaux de la dernière cage de laminoir du liquide injecté à haute pression sur la surface de la bande avant le laminage. Donc, même si une propreté désirée est obtenue par une injection à pression élevée avant le laminage, si une émulsion lubrifiante de concentration plus élevée que 2% est utilisée dans la dernière cage, bien que la poussière métallique produite par abrasion des rouleaux est réduite, la quantité d'huile attachée sur la bande est augmentée, ce qui conduit à une augmentation de la quantité de taches présentes à la surface de la bande après le laminage à froid. Dans le cas où l'eau ou un détergent est utilisé, la diminution de la lubrification produit beaucoup de poussière métallique par l'abrasion des rouleaux ce qui détruit la propreté de la surface de la bande. Dans l'étape de recuit, comme indiqué à la figure 1, la propreté de la surface est nettement améliorée dans n'importe quel cas par soufflage de la vapeur d'eau dans le four et maintient du point de rosée des gaz de four vers approximativement 50C. Particulièrement, la quantité de carbone résiduel mesurée par la méthode Fort est la plus petite, 1mg/m2, dans le cas 5 du Tableau 1, qui est bien meilleur que pour d'autres matériaux ayant passé à travers une ligne de nettoyage électrolytique, de plus, ce matériau est beaucoup plus satisfaisant dans ses propriétés de résistance à la corrosion. A partir de ces résultats expérimentaux, quand la propreté de la surface de la bobine chargée dans le four de recuit est à un niveau donné ou inférieur, par exemple quand la quantite d'huile et de poussière métallique attachée sur la surface est égale à 50 mg/m2 ou inférieure, l'effet de la vapeur d'eau mélangée avec l'atmosphère de recuit est plus élevé dans l'élimination du carbone résiduel sur la surface de la bande. Auparavant , environ une moitié des bandes laminées à froid doivent passer à travers une ligne de nettoyage après le laminage à froid. Selon la présente invention, cependant, le pourcentage de bandes laminées à froid qui doivent passer à travers une ligne de nettoyagé peut être réduit à zéro, et ainsi onpeut réaliser une grande économie d'énergie et une réduction importante du coût. De plus, la vitesse de production du produit peut être augmentée d'environ 0,2 % parlamélioration de la qualité de surface selon la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire une bande métallique Q laminée à froid, caractérisé en ce qu'il comprend étapes de - injecter à une haute pression une émulsion lu brifiante de laminage ayant une faible concentration sur les deux côtés de la bande dans au moins la dernière cage de laminage du laminoir pour ainsi enlever les taches telles que taches d'huile ou de poussière métallique sur la surface de la bande; - charger la bande laminée à froid sous forme de rouleau dans un four de recuit à caisses; - mélanger la vapeur d'eau avec un gaz atmosphéri que de four consistant principalement en azote et hydrogène; et - ajuster le point de rosée dudit gaz à l'intérieur du four de recuit à caisses dans un domaine de température prédéterminé 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que. l'émulsion lubrifiante de laminage à basse concentration est injectée à une haute pression sur les deux côtés de la bande,sur le côté d'entrée de la dernière cage du laminoir à froid. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsion lubrifiante de laminage à faible concentration est injectée à haute pression sur les deux côtés de la bande,sur le côté de sortie de la derniè- re cage du laminoir à froid. 4. Procédé selon l'une des revendoistions précé dentes, caractérisé en ce que la concentration de l'émulsion de lubrifiant de laminage est prédéterminée et comprise entre 0,5 à 2,0 %, la pression d'injection est comprise entre 5.000 à 20.000 KPa , et le débit d'écoulement de l'émulsion est compris entre 20 et 150 l/mn par 100 mm de largeur d'un côté de la bande. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rouleaux de travail de la dernière cage du laminoir à froid sont des rouleaux en tôle mate. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce quson mesure le point de rosée des fours de gaz avec un appareil de mesure prévu sur un conduit d'échappement communiquant avec le four de recuit à caisses, le signal de détection provenant dudit appareil de mesure du point de rosée étant comparé avec une valeur prédéterminée pour produire un signal correctif, et on contrôle le débit d'écoulement de la vapeur d'eau alimentée dans ledit four par une vanne de contrôle de débit prévue sur un conduit d'alimentation de la vapeur d'eau, en fonction dudit signal correctif pour ainsi maintenir le point de rosée des gaz atmosphériques dans un domaine prédéterminé de température. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le domaine prédéterminé de température précité du point de rosée est compris entre O et 100C