Brevet FR2628752A1 — publié le 19890922

DESCRIPTION La présente invention concerne le traitement de recuit de bandes metalliques, notamment en acier inoxydable, dans un four "vertical" présentant une gaine montante d'entrée de la bande métallique a traiter raccordée en tête à une gaine descendante de sortie de la bande métallique traitée, selon lequel on injecte un gaz à forte teneur en hydrogène dans une zone haute de la gaine descendante et un gaz inerte dense en des zones basses des gaines montante et descendante. C'est essentiellement dans la gaine descendante que s'effectue le chauffage de recuit de la bande dans une zone à forte teneur en hydrogène, suivi d'un refroidissement avant la sortie de la bande. Genéralement on injecte dans la zone de recuit de l'ammoniac craqué ayant une teneur en hydrogène de 75 %.Mais alors on est confronte pour certaines nuances d'acier à des problèmes de nitruration, due à la présence d'azote en zone chaude. Un gaz inerte dense est injecté au pied des gaines montante et descendante, ce qui permet d'assurer une surpression nécessaire (généralement de tordre de 90mb) du gaz à forte teneur en hydrogène à l'intérieur du four et d'accroître la teneur en hydrogène du gaz injecté dans la zone active correspondant à la chauffe suivie du refroidissement. On a proposé d'utiliser de l'azote comme gaz neutre dense mais on 5T est aperçu que cela n'allait pas sans inconvénient. En effet, tout déréglage dû à une quelconque cause, par exemple une baisse de la surpression gazeuse interne du four, du fait d'une usure des moyens d'étanchéité à l'entrée et à la sortie du four ou d'une inadaptation de ces moyens d'étanchéité aux dimensions d'une bande métallique nouvellement introduite nécessite une admission brutalement accrue d'azote, pour compenser la dépression occasionnelle qui est intervenue. Mais en faisant cela on risque une remontée intempestive d'azote vers la zone active chaude de la gaine descendante, perturbant alors gravement le phénomene de recuit et pouvant former des nitrurations nefastes. Si, au contraire pour compenser une chute de la surpression interne on augmente le débit d'hydrogène, on se trouve confronté a un accroissement du coût de traitement. C'est la raison pour laquelle on a proposé d'utiliser plutôt de l'argon à titre de gaz inerte, dont la présence éventuelle dans la zone chaude n1 est pas gênante, mais l'argon est cependant et de loin beaucoup plus cher que l'azote. La présente invention vise un perfectionnement qui consiste a optimiser à chaque instant le gaz inerte dense injecté et cela est assuré, selon l'invention, en régulant individuellement les débits de gaz inertes denses entrant en pied de gaine montante et en pied de gaine descendante pour assurer, à tout moment, une échappée minimale d'hydrogène notamment via la gaine montante. La régulation de l'injection du gaz neutre dans une zone basse de la gaine montante est asservie au maintien d'une valeur de consigne de la teneur en hydrogène en une zone haute de la gaine montante et cela dans un sens qui accroît le débit du gaz neutre dense si la teneur de lthydrogène tend à augmenter et vice-versa.A titre d'exemple, la valeur de consigne de la teneur en hydrogène est comprise entre 85 Z et 99,9 % et de préférence de l'ordre de 95 %. La regulation du débit d'injection de gaz inerte dense dans les zones basses des gaines descendante et montante est d'autre part asservie au maintien à une valeur de consigne de la pression gazeuse dans la gaine descendante. Cette double individualisation de la régulation permet d'obtenir d'excellents résultats sur la qualité du traitement et sur la réduction des dépenses en fluide gazeux. On peut utiliser, à titre de gaz inerte dense, non seulement l'argon, le dioxyde de carbone, et autres, mais également l'azote dont les effets néfastes de nitruration ne risquent plus de se produire. L'invention concerne une installation de traitement de recuit de bandes métalliques du genre comprenant un four à gaine montante raccordée en tête à une gaine descendante, avec des moyens d'injection de gaz dans les gaines montante et descendante, les moyens d'injection haut dans la gaine descendante étant destinés à être raccordé à une conduite d'alimentation en gaz à forte teneur en hydrogène, alors que les moyens d'injection bas de la gaine descendante et les moyens d'injection dans la gaine montante sont destinés à être raccordés à une conduite d'alimentation en gaz inerte dense, et cette installation se caractérise par un dispositif régulateur de débit interposé sur une conduite d'alimentation en gaz neutre dense desservant la gaine montante, le dit régulateur étant raccordé à un analyseur de teneur en hydrogène en une zone haute de la gaine montante:: Le moyen d'injection bas de la gaine descendante est raccordé à une conduite d'alimentation sur laquelle est interposé un régulateur de débit asservi à la pression prélevée dans la gaine descendante. Une forme de mise en oeuvre très schématique est décrite, à titre d'exemple, en référence au dessin annexe. Un four vertical 1 comporte une gaine montante 2 à fenetre d'entrée 3 pour une bande métallique non représentée, raccordée par un coude horizontal 4 à une gaine descendante 5 à fenêtre de sortie 6 pour ladite bande métallique. Dans une zone haute il de la gaine descendante 5 s'effectue le recuit suivi d'une zone de refroidissement 12. Au niveau de la zone de recuit 11 sont ménagés des injecteurs 13 et 14 raccordés à des conduites d'alimentation en hydrogène 15 et 16. Dans une zone basse 21 de la gaine montante 2 et dans une zone basse 22 de la gaine descendante sont placés des injecteurs d'azote 23 et 24, raccordés à une conduite d'alimentation en azote 25 incorporant un régulateur de débit 26 asservi via une ligne 27 à une prise de pression 28 dans la gaine descendante 5. L'injecteur 23 dans la gaine montante 2 est alimenté à partir de la conduite 25 à l'aval du régulateur de pression 26 par deux conduites en parallèle 31 et 32 chacune incorporant une vanne de réglage 33 et 34, la conduite 31 incorporant en outre une électrovanne 35 asservie par un relais de seuil 36 à un analyseur d'hydrogène 37 prélevé en 38 dans une zone haute de la gaine montante 2. Le fonctionnement de l'installation décrite est le suivant le débit d'hydrogène est réglé de façon fixe à une valeur la plus faible possible en fonction du besoin exigé par le traitement et l'injection d'azote dans les zone basse des gaines montante et descendante a pour effet essentiel de constituer des bouchons permettant de réaliser une légère surpression interne en évitant au maximum les échappées d'hydrogène par l'entrée 3. Le rôle du régulateur de pression est de réagir aux éventuelles chutes de pression tout en conservant la faculté d'empêcher la remontée d'azote. En effet, l'injection d'azote sera amplifiée simultanément aux deux extrémités 3 et 6 du four 1 dès l'apparition d'une chute de la surpression interne qui est repérée par le capteur de pression 28. Mais si, la pression interne étant cependant correcte, il s'avère qu'il se produit une échappée excessive d'hydrogène dans la gaine montante en direction de la fenêtre d'entrée 3, le dispositif régulateur 35 réagira immédiatement par un accroissement fin du débit d'azote véhiculé par la conduite 31 ramenant ainsi le débit de "fuite" d'hydrogène au travers de la gaine montante à une valeur déterminée. A l'inverse si la teneur en hydrogène tend à s 'écarter du débit de fuite minimale prévu, et même à s' annuler le dispositif régulateur 35 assurera une réduction de débit d'azote dans la conduite 31 et évitera ainsi toute remontée d'azote qui pourrait atteindre la zone de traitement 11.On notera qu'il suffit d'agir ainsi sur la seule gaine montante, car effectivement l'hydrogène de fuite à tendance, naturellement, à s'échapper via la gaine descendante, et une remontée d'azote vers la zone de traitement 11 au travers de la seule gaine descendante ne peut pas intervenir. Dans la forme de réalisation représentée sur le dessin, le régulateur 35 peut également fonctionner par "tout ou peu", puisqu'un débit minimal d'azote est assurê via la canalisation 32. Cette disposition présente à la fois l'avantage de simplicité, et de robustesse, puisque le régulateur 35 assure des ouvertures et fermetures peu fréquentes de l'électrovanne qui lui est associée, et de sécurité puisqu'en cas de défaillance du dispositif de régulation un débit minimal d'azote est toujours injecté dans la gaine montante du four via la conduite 32. L'injection "basse" en gaine montante se fait de préférence vers la moitié de la hauteur du four, afin que l'oxygène normalement adsorbé sur la bande métallique puisse se désorber et être purgé par l'azote avant de parvenir dans la zone d'injection d'azote, car au-delà de cette zone d'injection la bande métallique se situe dans une zone à faible débit de fuite d'hydrogène, qui ne pourrait assurer une purge correcte. Les deux conduites 31 et 32 peuvent avoir des débouches différents, la sortie de la conduite 32 étant située sous celle de la 31. Le procédé de traitement qui vient d'être décrit permet la mise en oeuvre de tout gaz inerte dansa, tel l'azote, l'argon, le dioxyde de carbone. Comme, pour certaines nuances d'acier, la nitruration peut ne pas avoir lieu même avec des teneurs en azote atteignant ou même dépassant 25 %, le procédé est également valable pour des teneurs en hydrogène relativement basses (supérieures à 30 %) dans la zone de recuit. L'invention s'applique également à des mises en oeuvre de gaz actif à l'état pur et/ou dilué dans un gaz neutre. Par exemple, l'injection en 13 peut être de l'hydrogène pur et l'injection en 14 un mélange dthydrogène et d'azote. La teneur en hydrogène sera en tout cas maximale en zone chaude. Un facteur limitatif, au point de vue réduction de débit liée à ce procédé peut venir d'une élimination insuffisante d'huiles ou de savons solubles présents sur la bande au moment où elle rentre dans le four. Cela entrarnerait un point de rosée trop élevé qui pourrait oxyder la bande. Pour éviter ce problème, on pourra prévoir un séchage de la bande avant son introduction dans le four, par exemple par chauffage. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de recuit de bandes métalliques, notamment en acier inoxydable dans un four "vertical" présentant une gaine montante avec une entrée basse de la bande métallique à traiter raccordée en tête à une gaine descendante de sortie de la bande métallique traitée, selon lequel on injecte un gaz à forte teneur en hydrogène dans une zone haute de la gaine descendante, et un gaz inerte dense en des zones basses des gaines montante et descendante caractérisé en ce que les débits de gaz inerte dense dans les gaines montante et descendante sont individuellement régulés pour assurer une échappée minimale d'hydrogène. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1 caractérisé en ce que la régulation de l'injection du gaz neutre dense en zone basse de la gaine montante est asservie au maintien d'une valeur de consigne de la teneur en hydrogène en une zone haute de la gaine montante, dans un sens qui accroît l'injection du gaz neutre dense si la teneur de l'hydrogène tend à augmenter et vice-versa, le débit de gaz neutre dense étant en tout cas maintenu à une valeur minimale. 3. Procédé de traitement selon la revendication 1 caractérisé en ce que la régulation de l'injection dans la zone basse des gaines de gaz inerte dense est asservie au maintien à une valeur de consigné de la pression gazeuse dans la gaine descendante. 4. Procédé de traitement selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'injection de gaz neutre dense en zone "basse" de la gaine montante s'effectue à un niveau relativement "haut" de la gaine montante pouvant aller et même dépasser la mi-hauteur de la gaine montante. 5. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz neutre dense est de l'azote, de l'argon, du dioxyde de carbone ou un mélange de ces gaz.. 6. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz injecté à forte teneur en hydrogène est de l'hydrogène pur, ou- un mélange d'hydrogène et de gaz neutre en particulier dans une zone basse de la zone d'injection en cas de pluralité d'injections de gaz à forte teneur en hydrogène. 7. Procédé de traitement selon la revendication 2 caractérisé en ce que la valeur de consigne de la teneur en hydrogène en zone haute de la gaine montante est comprise entre 85 Z et 99.9 Z et de préférence de l'ordre de 95 %. 8. L'installation de traitement de recuit de bandes métalliques du genre comprenant un four à gaine montante raccordée avec des moyens d'injection de gaz dans les gaines montante et descendante, les moyens d'injection haut de la gaine descendante étant destinés à être alimentés en gaz à forte teneur en hydrogène alors que les moyens d'injection "bas" dans la gaine descendante et les moyens d'injection dans la gaine montante sont destinés à être alimentés en gàz inerte dense, caractérisée par un dispositif régulateur de débit interposé sur une conduite d'alimentation en gaz neutre desservant la gaine montante, ledit régulateur étant raccordé à un analyseur de la teneur en hydrogène en une zone haute de la gaine montante. 9. Installation de traitement selon la revendication 8 caractérisée en ce que la conduite d'alimentation à régulateur est associée en parallèle à une conduite d'alimentation directe à vanne de réglage. 10. Installation de traitement selon la revendication 9, caractérisée en ce que la conduite d'alimentation à régulateur peut débouche au-dessus de la conduite d'alimentation directe à vanne de réglage. 11. Installation de traitement selon la revendication 8 ou 9 ou 10 caractérisée an ce que le moyen d'injection "bas" de la gaine descendante est raccordé à-une conduite d'alimentation sur laquelle est interposée un régulateur de débit asservi à la pression prélevée dans la gaine descendante. 12. Installation de traitement selon les revendications 1 à 11, caractérisée par un dispositif extérieur au four destiné à sécher les bandes d'acier traitées avant leur introduction dans le four.