Brevet FR2703780A1 — publié le 19941014

La présente invention concerne la détermination de la température régnant à l'intérieur des bobines de bandes métalliques, notamment d'acier subissant un traitement thermique. Après avoir été laminées à froid, les bandes d'acier sont conditionnées sous forme de bobines. Puis, dans de nombreux cas, elles subissent un traitement de recuit. Si ce traitement est un recuit continu, la bobine est déroulée et la bande défile dans un four avant d'être à nouveau enroulée en bobine. Si ce traitement est un recuit base, les bobines non déroulées sont placées dans un four où elles séjournent pendant plusieurs heures maintenues à des températures de l'ordre de 700 - 750"C, dans une atmosphère réductrice constituée par un mélange d'azote et d'hydrogène. Après la fin de la période de maintien en température, on laisse les bobines se refroidir à 1 'in- térieur du four. Elles sont défournées lorsqu'elles ont atteint une température suffisamment basse (environ 1500C) pour pouvoir être mises au contact de l'air sans qu'il se produise une oxydation de leur surface qui conduirait à l'apparition d'une coloration de celle-ci. Le pilotage d'une opération de recuit base est une opération très délicate, car il faut être sûr que toutes les régions de toutes les bobines sont traitées de manière satisfaisante, c'est à dire : - que la température de recuit visée a bien été atteinte et maintenue pendant un temps suffisant pour l'obtention des propriétés mécaniques voulues sur le produit; - et que, avant le défournement des bobines, une température suffisamment basse a été atteinte pour éviter la coloration de la bande. Or, toutes les bobines ne subissent pas le traitement dans des conditions identiques, car elles sont placées dans le four empilées les unes sur les autres de manière à ce qu'un même four puisse traiter une quantité maximale de bobines sans qu'elles occupent trop de surface au sol. De même, pour une bobine donnée, l'histoire thermique d'une portion de bande est fonction de sa situation dans la bobine selon que cette portion appartient à une spire proche ou éloignée du noyau. Si les périodes de maintien en température sont trop courtes pour certaines portions, celles-ci se retrouvent avec des propriétés mécaniques non conformes à celles visées. Inversement, si pour assurer une obtention uniforme des propriétés mécaniques voulues, on prolonge le séjour des bobines plus que nécessaire, il en résulte une occupation du four et une dépense de gaz et d'énergie excessives. De même, prolonger le séjour des bobines en cours de refroidissement pour assurer qu'elles ne subiront de coloration nulle part sur leur surface entraîne un temps d'occupation du four excédentaire. Les opérateurs chargés de la conduite du four de recuit base ont jusqu'à présent à leur disposition des modèles mathématiques. Ceux-ci en fonction de la géométrie des bobines, de l'installation utilisée et du régime de chauffage adopté, calculent le temps théoriquement nécessaire à l'obtention à coeur des bobines de la température de recuit visée. Ces modèles restent toutefois très imprécis, et ne sont valables que pour des conditions opératoires bien déterminées. Il serait donc très souhaitable de disposer de moyens de mesure donnant accès à la température réelle de la bande à l'intérieur des bobines. Mais on ne disposait pas jusqu'ici de méthode utilisable industriellement pour obtenir de telles mesures. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif simple et utilisable industriellement pour accéder à la température régnant entre les spires d'une bande de tôle bobinée, notamment pendant qu'elle subit un traitement thermique à l'intérieur d'un four. L'invention a également pour but - une amélioration de la dispersion des caractéristiques mécaniques sur le produit; - une meilleure utilisation des installations en évitant de prolonger inutilement le recuit, par méconnaissance de la température réelle du coeur des bobines; - une diminution des défauts de coloration dus à un défournement prématuré. Elle a donc pour objet un dispositif de mesure de la température entre les spires d'une bobine de bande métallique en cours de traitement thermique, caractérisé en ce qu'il comporte une plaquette en matériau conducteur thermique destinée à être insérée entre deux spires de la bobine à une profondeur suffisante pour que la température de la plaquette soit proche de celle du centre de la bande, un thermocouple étant monté à l'extrémité de la plaquette destinée à dépasser de la bobine. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l est une vue en élévation d'un dispositif de mesure de température suivant l'invention; - la Fig.2 est une vue schématique en perspective d'une bobine de tôle en cours de recuit avec un dispositif de mesure de température suivant l'invention en place dans celle-ci; - la Fig.3 est une vue en perspective d'un dispositif d'extraction du dispositif de la Fig.1; - la Fig.4 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation du dispositif de mesure de température suivant l'invention; - la Fig.5 est une vue en perspective partielle d'une bobine de tôle dans laquelle est introduit le dispositif de la Fig.4; et - la Fig.6 est une vue en perspective du dispositif d'extraction du dispositif de mesure de la Fig.4. Sur la Fig.l, on a représenté une plaquette 1 de support d'un thermocouple, destinée à être insérée entre deux spires, au niveau du coeur thermique d'une bobine de bande de tôle en cours de traitement thermique. Il s'agit d'une plaquette de forme générale rectangulaire comprenant une extrémité amincie 2 et rétrécie pour faciliter l'insertion de la plaquette entre deux spires de la bobine. La plaquette 1 comporte une fente axiale 3 débouchant à l'extrémité de la plaquette opposée à son extrémité amincie 2, et dans laquelle on peut insérer un thermocouple. Cette plaquette est réalisée en un métal bon conducteur thermique par exemple en acier spécial résistant bien au recuit. A proximité de son extrémité opposée à son extrémité amincie 2, la plaquette 1 comporte des encoches latérales 4 destinées à permettre de manoeuvrer la plaquette au moyen d'un dispositif d'extraction qui sera décrit en référence à la Fig.3. La fente 3 destinée à recevoir le thermocouple comporte une petite entretoise métallique 5, destinée à donner de la rigidité à la partie supérieure de la plaquette. Cette entretoise est suffisamment mince pour permettre le passage du thermocouple, même lorsque la plaquette est totalement enfoncée dans la bobine. La plaquette suivant l'invention est représentée à la Fig.2 en place dans une bobine. On voit sur cette figure une bobine B de bande de tôle en cours de traitement thermique dans un four (non représenté). Sur la bobine B est disposé un plateau entretoise 6 de diamètre à peu près égal au diamètre de la bobine et comportant des portées 7 en contact avec la surface latérale de la bobine B, des voiles amincis 8 reliant les portées 7 entre elles et ménageant avec les portions de la paroi latérale de la bobine B des chambres 9 dans l'une desquelles débouche l'extrémité supérieure de la plaquette 1 dans laquelle peut être inséré le thermocouple 3a. On voit que la plaquette 1 est engagée dans la bobine jusqu'à ses encoches de manoeuvre 4. La profondeur d'introduction de la plaquette est calculée de telle manière que la température de la plaquette soit la plus proche possible de la température au centre de la bande. Dans le présent exemple, la plaquette 1 est enfoncée complètement dans la bobine B. Pour que la température plaquette soit la plus proche possible de la température au milieu de la bande, il faut que cette plaquette ne subisse pas l'influence du flux gazeux (effet d'ailette), et qu'elle soit donc totalement enfoncée dans la bobine. La partie supérieure de la plaquette 1 a donc une forme qui permet de l'extraire après recuit. L'enfoncement de la plaquette se fait au moyen d'un marteau manuel ou pneumatique et l'extraction se fait après recuit au moyen d'un extracteur qui va être décrit en référence à la Fig.3 et qui est muni d'une matrice de forme adaptée. Le plateau entretoise 6 est placé sur la bobine B de manière à ne pas écraser le thermocouple 3a qui sort de cette bobine. L'appareil d'extraction de la plaquette représentée à la Fig.l hors d'une bobine de bande de tôle telle que celle représentée à la Fig.2 va maintenant être décrit en référence à la Fig.3. Cet appareil comporte essentiellement une tige 10 portant à une de ses extrémités une plaque 11 à laquelle sont fixés par des vis 12 deux blocs 13 portant chacun un mors 14 d'une mâchoire 15, les mors étant destinés à venir en prise avec les encoches 4. A cet effet, la distance entre les mors 14 est réglable au moyen d'une vis 16 montée dans les blocs 13. A son extrémité libre, la tige 10 porte une tête 18, tandis que sur la tige est montée déplaçable à coulissement une masselotte 19 dont l'actionnement vers le haut provoque des impacts sur la tête 18 et par conséquent l'extraction progressive de la plaquette 1 de la bobine. Le dispositif représenté aux figures 4 et 5 comporte comme le dispositif précédemment décrit une plaquette métallique 21 destinée à être introduite entre deux spires d'une bobine dont on veut mesurer la température, au milieu de la bande qui la constitue. Cette plaquette, de forme générale rectangulaire comporte comme la plaquette représentée à la figure 1, une pointe 22 amincie et rétrécie destinée à favoriser son introduction entre deux spires d'une bobine de bande de tôle. Elle comporte également une fente axiale 23 de réception d'un thermocouple et des rebords latéraux 24 prévus à son extrémité supérieure définissant une tête 25 pour permettre son extraction hors de la bobine apres la fin d'une opération de mesure. Ce deuxième mode de réalisation a été mis au point afin d'éviter les problèmes d'extraction dus à l'utilisation d'un matériel relativement fragile tel que l'appareil d'extraction de la tige 3 dont la mâchoire doit être plus mince que la plaquette. La plaquette représentée à la Fig.4 est enfoncée dans la bobine avec un marteau manuel ou pneumatique de façon que seule sa tête 25 pourvue des rebords 24 fasse saillie hors de la bobine. Un thermocouple est placé dans la fente 23. L'ensemble est recouvert par un couvercle 26 destiné à soustraire la plaquette 21 de l'influence du flux gazeux environnant (effet d'ailette). L'intérieur du couvercle 26 est rempli d'une matière isolante telle que le " KERLANE " pour parfaire l'isolation. Le couvercle est de forme à peu près parallélèpipédique avec un rebord 27 d'application contre la bobine. Dans un petit côté du rebord, est ménagée une fente 28 pour le passage des fils de connexion du thermocouple 29 porté par la plaquette 23. Le couvercle est dimensionné pour pouvoir être inséré facilement dans une chambre 30 ménagée entre la bobine B et un voile 31 d'un plateau entretoise 32 comme cela est représenté à la Fig.5. Après recuit de la bobine B, la plaquette 21 est retirée grâce à un extracteur à vis du type représenté à la Fig.6. Cet extracteur comporte un corps 33 massif en forme de chape dans lequel est montée une tige filetée 34 portant à son extrémité introduite dans le corps 33, une mâchoire 35 à mors rentrants 36. A son extrémité opposée à la mâchoire 35, la tige 34 comporte une tête 37 d'entraînement à l'aide d'une clé. Pour procéder à l'extraction d'une plaquette enfoncée dans une bobine B comme représenté à la Fig.5, on retire le plateau entretoise 32 et ensuite le couvercle 26 pour dégager la tête 25 de la plaquette 21. On place ensuite l'appareil d'extraction audessus de la tête 25 et on descend la mâchoire 35 à l'aide de la tige filetée 34 jusqu a ce que ces mors 36 se trouvent à la hauteur des rebords 24 de la tête 25 de la plaquette 21. En engageant les mors 36 sous les rebords 24 de la tête 21 par un léger déplacement en translation de l'appareil extracteur, les mors 36 viennent en prise avec les rebords 24, de sorte que l'extraction de la plaquette peut être réalisée en déplaçant la mâchoire 35 vers le haut à l'aide de la tige filetée 34. Dans les deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, il est recommandé d'huiler légèrement la plaquette pour faciliter son insertion et éviter le collage de celle-ci. L'agencement qui vient d'être décrit présente les avantages suivants. On obtient beaucoup plus de précision dans la connaissance de l'état thermique de la charge et on peut de ce fait gagner sur le temps de recuit moyen. Un gain en dispersion des caractéristiques mécaniques d'une charge à l'autre est obtenu du fait de la meilleure connaissance de l'état thermique. Du fait que l'on n'est plus lié à un modèle mathématique impliquant une conduite de recuit rigide, il est possible de modifier avec beaucoup plus de souplesse le schéma d'un cycle de recuit pour obtenir la meilleure homogénéité possible dans la charge. Pour les charges très hétérogènes, il est possible de mettre une plaquette sur la plus petite bobine et sur la plus grosse est d'adapter le cycle de traitement pour que la différence thermique soit minimale entre les deux bobines. Les avantages ci-dessus doivent permettre de réduire le chutage effectué en début et en fin de bobine sur certaines qualités pour obtenir les caractéristiques mécaniques. La connaissance de la température à coeur de bobine permet d'éviter les problèmes de coloration dus à un défournement prématuré. Dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits, la plaquette porte une fente pour le montage du thermocouple. Cette fente peut être remplacée par un simple trou percé laissant juste le passage pour le thermocouple. Il est possible d'envisager de monter le thermocouple dans un tube qui s'étend perpendiculairement à la plaquette. L'utilisation d'une plaquette insérée entre les spires de la bobine, permet de se libérer du modèle mathématique rigide et peu précis. Elle apporte une souplesse qui modifie complètement la stratégie de conduite du recuit. Le critère de fin de recuit, n'est plus un temps calculé à l'avance pour les conditions de recuit rigides, mais devient une température à coeur qui intègre tous les incidents et dérèglements qui peuvent survenir au cours du recuit. Le dispositif suivant l'invention apporte un gain en homogénéité des caractéristiques mécaniques, une meilleure utilisation des capacités de recuit, et une diminution des problèmes de coloration. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure de la température entre les spires d'une bobine de bande métallique en cours de traitement thermique, caractérisé en ce qu'il comporte une plaquette (1;21) en matériau conducteur thermique destinée à être insérée entre deux spires de la bobine (B) à une profondeur suffisante pour que la température de la plaquette soit proche de celle du centre de la bande, un thermocouple (3a;29) étant monté à l'extrémité de la plaquette (1;21) destinée à dépasser de la bobine (B). 2. Dispositif de mesure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette (1;21) comporte un orifice (3;23) de réception du thermocouple (3a;29). 3. Dispositif de mesure suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice (3;23) de réception du thermocouple est une fente axiale. 4. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que la plaquette (1;21) comporte des moyens (4;24) de préhension destinés à coopérer avec un dispositif d'extraction de la plaquette hors de la bobine. 5. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaquette (1;21) comporte une extrémité (2;22) amincie et rétrécie pour faciliter l'insertion de la plaquette entre deux spires de la bobine (B). 6. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un couvercle (26) garni d'une matière isolante et destiné à recouvrir la tête (25) de la plaquette (21) lorsque cette dernière est enfoncée entre deux spires d'une bobine (B), ledit couvercle étant pourvu d'un passage (28) pour le thermocouple (29). 7. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la plaquette (1;21) est réalisée en acier spécial résistant bien au recuit. 8. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est en outre prévu un dispositif d'extraction de plaquette hors de la bobine (B). 9. Dispositif de mesure suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'extraction comporte une tige (10) pourvue à une de ses extrémités d'une mâchoire (15) destinée à venir en prise avec les moyens de préhension (4) de la plaquette (1), ladite mâchoire comprenant des mors (14) et un organe (16) de réglage de l'écartement desdits mors, la tige (10) comprenant à son extrémité opposée à la mâchoire (15) une tête (18) et une masselotte (19) montés à coulissement sur la tige (10). 10. Dispositif de mesure suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'extraction comporte un corps (33) en forme de chape destiné à être placé sur une bobine (B) au-dessus d'une plaquette en place dans celle-ci, une mâchoire (35) à mors rentrants (36) montée déplaçable en translation dans ledit corps (35) pour venir en prise avec les moyens de préhension (24) de la plaquette (21) dépassant lors de la bobine, ladite mâchoire (35) étant portée par une tige filetée (34) montée dans le corps et pourvue d'une tête (37) d'actionnement à l'aide d'une clé.