Brevet FR2565511A1 — publié le 19851213

La présente invention concerne un procédé et une installation de protection d'un métal solide contre l'oxy- dation pendant une opération de laminage. Certains procédé métallurgiques effectués sur les métaux solides chauffés et au contact de l'oxygène de l'air, entraînent la formation de couches d'oxyde qui nuisent à la qualité de surface du produit fini. Ce problème est bien connu dans le cas du traitement thermique o l'on utilise des atmosphères contrôlées réductrices constituées par un gaz porteur, tel que l'azote, l'argon ou un mélange de ces gaz avec l'hydrogène, auquel on ajoute éventuellement un gaz actif (hydrocarbure). Ces atmosphères permettent soit de maîtriser l'état de surface du métal, soit de modifier la composition superficielle du métal, par exemple en le car- burant, mais dans tous les cas elles évitent l'oxydation. Dans le cas des traitements thermiques le problème de l'oxydation des métaux solides soumis ê ces traitements est résolu grâce à l'existence d'un confinement de l'atmos- phère dO au four. Toutefois ce confinement n'existe pas dans le cas d'autres procédés métallurgiques tels que le lami- nage. Dans le cas particulier du laminage les problèmes d'oxydation et le décalaminage qu'ils exigent sur une chaîne de laminage sont très importants. En effet les opérations suivantes apparaissent successivement sur une telle chaine de laminage: a - Entre le four et le train dégrossisseur, le décalaminage est réalisé mécaniquement et il est basé sur la différence de plasticité entre l'oxyde superficiel formé et le métal; b - Au cours du dégrossissage, le décalaminage est réalisé au moyen de cages de décalaminage intercalées fonctionnant avec de l'eau sous pression élevée de l'ordre de 100 à 150 bars; c - En aval de la cage dégrossisseuse un nouveau décapage hydraulique est effectué, avant la cage finisseuse, afin d'éliminer la calamine formée sur la table d'attente; d - Enfin un décapage à l'acide est réalisé après le refroi- disseur, pour éliminer les défauts de surface. Ces multiples opérations entraînent un certain nom- bre d'inconvénients à savoir une perte de métal par oxyda- tion, une consommation d'énergie supplémentaire due au déca- laminage à l'eau sous pression, une baisse sensible de la température du métal entraînée par le décalaminage à l'eau, et la recherche de débouchés pour les sulfates et chlorures de fer résultant du décapage acide. Face à une telle situation on observe actuellement une -tendance à une évolution probable de l'opération de laminage. Par exemple, dans le cas du laminage à chaud, on envisage l'utilisation du laminoir planétaire qui permet de fortes réductions d'épaisseur en une seule passe. Cette technique impose une très faible vitesse d'entrée du métal dans le laminoir planétaire, afin d'éviter d'atteindre des vitesses trop élevées en sortie. Toutefois ceci favorise une réoxydation du métal avant son entrée dans le laminoir pla- nétaire. Par ailleurs un décalaminage mécanique par grenail- lage n'est pas envisageable car il poserait des problèmes de conditions de travail, d'implantation et d'incrustation dans le métal. La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nients en procurant un procédé permettant d'obtenir, par des moyens très simples, une protection du métal contre l'oxyda- tion pendant une opération de laminage. A cet effet ce procédé de protection d'un métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage au moyen d'un train de laminage à bande ou d'un laminoir planétaire, est caractérisé en ce que l'on fait passer l'é- bauche à laminer, en amont d'une ou des cages de laminage, à travers une enceinte dans laquelle est injecté en permanence un gaz inerte. Dans le cas o le laminage est effectué au moyen d'un train à bande, on réalise l'inertage de l'ensemble de la table d'attente située en amont de la cage finisseuse. Dans le cas o le laminage est effectué au moyen d'un laminoir planétaire, on réalise l'inertage dans des en- ceintes situées respectivement en amont et en aval des cy- lindres pousseurs situés eux- mêmes en amont des cylindres de travail. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte des enceintes d'inertage alimentées en gaz inerte et enfermant la table d'attente, dans le cas o le laminage est effectué au moyen d'un train à bande, ou situées de part et d'autre des cylindres pous- seurs, autour des ébauches à laminer, lorsque le laminage est réalisé au-moyen d'un laminoir planétaire. On décrira ci-après,à titre d'exemples non limita- tifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en coupe verticale et longi- tudinale schématique d'une installation de laminage mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention, dans le cas d'ur train de laminage à bande. La figure 2 est une vue en coupe verticale et longi- tudinale schématique d'une installation de laminage à lami- noir planétaire. La figure 3 est une vue en perspective partiellE d'une chambre de répartition du gaz inerte. La figure 4 est une vue en coupe verticale et longi- tudinale schématique de la partie amont d'une enceinte d'i. nertage enfermant une table d'attente d'un train de laminage à bande. La figure 5 est une vue en coupe verticale e transversale schématique faite suivant la ligne V-V de 1l figure 4. La figure 6 est une vue en coupe verticale et longi tudinale schématique partielle d'une variante d'exécutio d'une enceinte d'inertage. Sur la figure 1 est représentée une installation d laminage de brames comportant successivement un four 1, un cage dégrosisseuse 2, une table d'attente 3, une cage finis seuse 4 et un refroidisseur 5, à travers lesquels passen successivement des brames 6 devant être laminées. Suivant l'invention l'ensemble de la table d'attente 3 est enfermé dans une enceinte d'inertage 7 qui comporte, au-dessus de la table proprement dite 3, plusieurs chambres de répartition de gaz inerte 8 disposées à la partie supé- rieure de l'enceinte d'inertage 7 et dirigeant, vers les brames 6 se trouvant sur la table d'attente 3, des courants de gaz inerte dont le débit peut être réglé individuellement ou globalement. Ces chambres de répartition 8 sont reliées ensemble, par l'intermédiaire de canalisations 9, à une source 10 de-gaz inerte lequel peut être de l'azote. Le procédé suivant l'invention permet ainsi de limi- ter la formation de calamine sur les brames 6 se trouvant sur la table d'attente 3, avant leur passage dans le train finisseur 4. Dans l'exemple illustré sur la figure 2 le procédé suivant l'invention est appliqué à l'inertage de brames laminées au moyen d'un laminoir planétaire. Ce laminoir comporte, à la sortie d'une décalamineuse mécanique 11, un premier ensemble de cylindres pousseurs 12 lequel est suivi d'un ensemble de cylindres de travail 13. Pour assurer la protection de la brame 14 en cours de laminage on prévoit en outre des enceintes d'inertage 15 et 16, analogues, dans leur principe, à l'enceinte d'inertage 7, l'enceinte d'iner- tage 15 étant disposée entre la décalamineuse 11 et l'en- semble de cylindres pousseurs 12 tandis que l'autre encein- te d'inertage 16 est disposée entre les cylindres pousseurs 12 et l'ensemble de cylindres de travail 13. Là encore cha- cune des enceintes d'inertage 15, 16 comporte plusieurs chambres de répartition 8 disposées au-dessus de la brame et dirigeant vers cette dernière des courants de gaz inerte en provenance de sources correspondantes 10. La figure 3 représente une forme d'exécution non limitative d'une chambre de répartition 8 assurant la dif- fusion du gaz inerte dans les enceintes d'inertage. Cette chambre de répartition 8 est reliée, par une canalisation 9, à la source de gaz inerte et elle se présente sous la forme d'un caisson parallélépipâdique s'étendant transversalement au-dessus des brames. La canalisation 9 débouche dans une 25655 11l chambre de détente 17 qui est séparée du reste du volume interne du caisson par deux cloisons verticales et transver- sales distantes l'une de l'autre, à savoir une cloison supé- rieure 18 et une cloison inférieure 19, ces deux cloisonE délimitant entre elles une fente transversale 20. La partie restante du caisson constituant la chambre de répartition 8 présente, dans sa paroi inférieure, une fente horizontale et transversale 21 dont la largeur est réglable. Cette fente est en effet délimitée par une plaque 22 qui ast montée réglable longitudinalement sur la paroi inférieure de la chambre de répartition 8, de manière à faire varier le débit et la vitesse du gaz inerte sortant à travers la fente 21. Le réglage du débit de gaz inerte, par ea;emple 'a- zote, peut être effectué automatiquement en fonction de la pression partielle d'oxygène au voisinage de la brame. Cette régulation peut être effectuée pour l'ensemble des chambres de répartition 8 d'une même enceinte d'inertage ou bien encore individuellement pour chacune de ces chambres 8. Si on se réfère maintenant aux figures 4 et 5, on y voit une modification de l'installation permettant de tenir compte du fait que, dans certains cas, les brames d arrivent du four avec une forme incurvée vers le haut, û leur partie antérieure. De ce fait ces brames 6 pourraient venir heurter la paroi frontale et transversale 7a, située en amont, de chaque enceinte d'inertage 7. Pour remédier à cet inconvé- nient, suivant une variante d'exécution de l'invention. la partie supérieure de l'enceinte d'inertage 7 est montée pivotante autour d'un axe horizontal et longitudinal 23 s'étendant d'un côté de la table d'attente 3 et cette partie supérieure de l'enceinte d'inertage 7 est accouplée à un dispositif élévateur tel qu'un vérin 24. De ce fait si une brame 6 vient heurter, du fait de sa cambrure, la paroi frontale 7a, il suffit de soulever, au moyen du vérin 24, la partie supérieure de l'enceinte d'inertage 7? en la faisant pivoter autour de l'axe longitudinal 23, pour parmettle a la brame de passer. Pour éliminer l'inconvénient précité on peut prévoir d'autres moyens, par exemple en soulevant l'ensemble de la partie supérieure de l'enceinte d'inertage 7 suivant un mouvement de translation verticale. Dans la variante d'exécution illustrée sur la figure 6 l'enceinte d'inertage 7 comporte une pluralité de chambres de répartition 25 qui sont constituées par des boites cylin- driques ouvertes à leur partie inférieure et raccordées à la paroi horizontale supérieure 7b de l'enceinte d'inertage 7, le long d'orifices 26 ménagés dans cette paroi 7b pour l'en- trée du gaz inerte. Chacune des chambres de répartition 25 est surmontée d'une chambre de détente 27, également cylin- drique et de plus petit diamètre, et qui est raccordée, par la canalisation 9, à la source de gaz inerte 10. Dans cette chambre de détente 27 est monté un écran horizontal 28 for- mant chicane. Les bottes ou chambres de répartition 25 sont disposées, dans la partie amont de l'enceinte d'inertage 7, de manière à assurer un débit et une répartition appropriée des courants de gaz inerte introduits dans l'enceinte d'inertage. Ces courants à débit important assurent une forte dilution de la quantité d'oxygène qui est aspirée dans l'enceinte d'inertage 7, lorsqu'une brame 6 y pénètre. Comme on peut le voir sur la figure 6, l'enceinte d'inertage 7 peutégalement comporter, en dessous de la table d'attente 3, des rampes de diffusion de gaz'inerte 29 dirigeant des courants de ce gaz vers le haut, en direction des rouleaux de la table d'attente 3, pour diluer dans cette zone l'oxygène qui est entralné par les rouleaux de la table d'attente 3. La paroi frontale amont 7a de l'enceinte d'inertage 7 présente naturellement une ouverture de dimensions suf- fisantes pour permettre le passage des brames 6. Cette ou- verture peut être fermée en permanence, pour éviter l'entrée de l'oxygène extérieur, au moyen d'un rideau gazeux (gaz inerte) soufflé en travers de cette ouverture. Celle-ci peut être également obturée par une porte étanche 31 coulissant verticalement et pouvant être abaissée pour fermer l'ouver- ture de la paroi frontale 7a, tant qu'une brame 6 ne doit pas être introduite dans l'enceinte d'inertage 7. REVENDICATIONS 1.- Procédé de protection d'un métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage au moyen d'un train de laminage à bande ou d'un laminoir planétaire, ca- ractérisé en ce que l'on fait passer l'ébauche à laminer, en amont d'une ou des cages de laminage, à travers une encein- te dans laquelle est injecté en permanence un gaz inerte. 2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, dans le cas o le laminage est effectué au moyen d'un train à bande, on réalise l'inertage de l'ensemble de la table d'attente située en amont de la cage finisseuse. 3.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce- que, dans le cas o le laminage est effectué au moyen d'un laminoir planétaire, on réalise l'inertage dans des en- ceintes situées respectivement en amont et en aval des cy- lindres pousseurs situés eux- mêmes en amont des cylindres de travail. 4.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'elle comporte des enceintes d'inertage (7,15,16) alimentées en gaz inerte et enfermant la table d'attente (3), dans le cas o le laminage est effectué au moyen d'un train à bande, ou situées de part et d'autre des cylindres pousseurs (12), autour des ébauches (14) à lami- ner, lorsque le laminage est réalisé au moyen d'un laminoir planétaire. 5.- Installation suivant la revendication 4 carac- térisée en ce que- des moyens sont prévus pour soulever la partie supérieure de chaque enceinte d'inertage (7). 6.- Installation suivant la revendication 5 carac- térisée en ce que la partie supérieure de l'enceinte d'iner- tage (7) est montée mobile verticalemet et cette partie supérieure de l'enceinte d'inertage (7) est accouplée à un dispositif élévateur tel qu'un vérin vertical (24). 7.- Installation suivant l'une quelconque des re- vendications 5 et 6 caractérisée en ce que chaque enceinte d'inertage (7,15,16) comporte, au-dessus de la table pro- prement dite (3), plusieurs chambres de répartition de gaz inerte (8,25) disposées à la partie supérieure de l'enceinte d'inertage (7) et dirigeant vers les brames (6), se trouvant sur la table d'attente (3), des courants de gaz inerte dont le débit peut être réglé individuellement ou globalement, ces chambres de répartition (8,25) étant reliées ensemble, par l'intermédiaire de canalisations (9), à une source (10) de gaz inerte lequel peut être de l'azote. 8.- Installation suivant la revendication 7 carac- térisé en ce que chaque chambre de répartition (8) assu- rant la diffusion du gaz inerte dans les enceintes d'iner- tage se présente sous la forme d'un caisson parallélépipè- dique s'étendant transversalement au-dessus des biames, la canalisation (9) débouche dans une chambre de aétente (17) qui est séparée du reste du volume interne du caisson par deux cloisons verticales et transversales distantes l'une de l'autre, à savoir une cloison supérieure (18) et une cloison inférieure (19), ces deux cloisons délimitant entre elles une fente transversale (20), et la partie restante du cais- son constituant la chambre de répartition (8) présente, dans sa paroi inférieure, une fente horizontale et transversale (21) dont la largeur est réglable, cette fente étant délimi- tée par une plaque (22) qui est montée réglable longitudina- lement sur la paroi inférieure de la chambre de répartition (8), de manière à faire varier le débit de gaz inerte sor- tant à travers la fente (21). 9.- Installation suivant la revendication 7, carac- térisée en ce que chaque chambre de répartition (25) assu- rant la diffusion du gaz inerte dans l'enceinte d'inertage se présente sous la forme d'une boite cylindrique (25) coif- fant un orifice (26) prévu dans la paroi horizontale supé- rieure (7b) de l'enceinte d'inertage (7) et qui est surmon- tée d'une chambre de détente (27) également cylindrique mais de plus petit diamètre, laquelle est raccordée à la source de gaz inerte (10) par la canalisation (9). 10.- Installation suivant l'une des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que la paroi amont (7a) de l'encein- te d'inertage (7) présente une ouverture pour le passage des brames qui est obturée par un rideau gazeux ou une porte étanche coulissante (31). 11.- Installation suivant l'une des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que l'enceinte d'inertage (7, com- porte des rampes (29) de diffusion de gaz inerte situées sous les rouleaux supportant les brames (6).