Brevet FR2827201A1 — publié le 20030117

Procédé de fabrication de bobines de tôles métalliques, et dispositif espaceur adapté à sa mise en oeuvre La présente invention concerne un procédé de fabrication de bobines de tôles métalliques, et un dispositif espaceur adapté à la mise en oeuvre de ce procédé. Dans le cycle de production de l'acier, les brames d'acier, généralement obtenues par coulée continue, subissent un premier laminage à chaud qui permet d'obtenir des tôles d'épaisseur moyenne que l'on enroule sous forme de bobines, puis que l'on déroule pour les décaper et les laminer à froid et obtenir ainsi des tôles de l'épaisseur finale souhaitée. A l'issue du laminage à froid, on enroule à nouveau les tôles en bobines et, pour de nombreux types d'aciers, on soumet ces bobines à un traitement thermique, tel qu'un recuit pour obtenir les caractéristiques mécaniques souhaitées. Dans le cas des aciers à teneur élevée en carbone, on procède en outre à un premier traitement thermique de la bobine issue du laminage à chaud, avant de laminer à froid. Ces traitements thermiques de recuit ont pour but de modifier la structure de l'acier afin d'ajuster ses propriétés mécaniques. C'est une opération délicate, car il faut s'assurer que la température visée a bien été atteinte et maintenue suffisamment longtemps en tous points de chaque bobine, quel que soit son emplacement dans le four de traitement thermique. En outre, si l'on défourne les bobines trop tôt, alors que leur température n'a pas été suffisamment abaissée, l'acier s'oxyde à l'air et prend une coloration rédhibitoire. Toutes les parties de la bobine présentant une telle coloration ou n'atteignant pas les caractéristiques mécaniques requises devront être découpées, ce qui entraîne d'importants pertes de matière. Le pilotage de cette opération de recuit peut s'effectuer au moyens de modèles mathématiques qui sont toutefois peu précis, ou au moyen de dispositifs de mesure de température tels que celui décrit dans le brevet FR 2 703 780 (Sollac). Ce dispositif comprend une plaquette en matériau conducteur de la chaleur qu'on insère à l'aide d'un marteau manuel ou pneumatique entre les spires de la bobine. Cette plaquette comporte une fente dans laquelle on insère ensuite un thermocouple permettant de mesurer la température réelle au coeur de la bobine. Cependant, l'insertion d'un tel dispositif entre les spires de bobines de tôles d'acier trop raide, en raison d'une d'épaisseur trop importante, ou d'une teneur en carbone trop élevée, par exemple, est impossible. En outre, cette insertion est une opération relativement délicate et nécessitant un appareillage supplémentaire. Une autre solution à ce problème a alors consisté à traiter dans le même four de recuit, un certain nombre de bobines entre les spires desquelles on ne pouvait pas insérer de plaquettes support de thermocouples, comme des bobines en acier à forte teneur en carbone (plus de 0,3% en poids), par exemple, et une bobine d'acier de raideur suffisamment faible, comme un acier doux, pour qu'on puisse y insérer une telle plaquette. Le traitement thermique adapté au premier type de bobines est alors piloté au moyen des données fournies par la bobine munie d'un thermocouple. Cependant, la durée du traitement thermique que doivent subir les bobines non munies du thermocouple n'est pas adaptée à la bobine munie du thermocouple. En effet, le traitement thermique des bobines à forte teneur en carbone est deux fois plus long que celui utilisé pour les bobines d'acier doux, ce qui engendre une perte de productivité notable. La présente invention a donc pour but de remédier aux inconvénients des procédés de l'art antérieur en fournissant un procédé de fabrication de bobines de tôles métalliques qui soit à la fois adapté à tous les types de bobines, quel que soit leur raideur, qui soit plus facile à mettre en oeuvre, et qui permette d'augmenter la productivité. A cet effet, un premier objet de la présente invention est un procédé de fabrication de bobines de tôles métalliques, comprenant un bobinage de ladite tôle métallique à l'issue d'une opération de laminage à chaud, de laminage à froid ou de décapage, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à - enrouler une partie de ladite tôle métallique, puis - à fixer un dispositif espaceur sur une rive de la partie non enroulée de ladite tôle métallique, et à enrouler le reste de ladite tôle métallique, créant ainsi une bobine comportant un espace entre deux de ses spires, la fixation dudit dispositif espaceur pouvant être effectuée avec ou sans interruption de l'enroulement, puis - à disposer ladite bobine dans une installation de traitement thermique, puis - à insérer un dispositif de mesure thermique dans l'espace créé entre les spires de la bobine munie du dispositif espaceur, puis - à faire subir un traitement thermique à la bobine munie du dispositif de mesure thermique. L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, isolément ou en combinaison : - l'espace créé par le dispositif espaceur correspond sensiblement au volume du dispositif de mesure thermique devant y être inséré, - le dispositif espaceur est réalisé en un ou plusieurs matériaux thermo- dégradables se décomposant pour leur plus grande partie aux températures atteintes lors du traitement thermique, - la bobine de tôle métallique est une bobine de tôle d'acier comportant plus de 0,3% en poids de carbone, - la bobine de tôle métallique est une bobine de tôle présentant une épaisseur de plus 1,2 mm, - le traitement thermique est un traitement de recuit pratiqué à une température comprise entre 600 et 750 C, - le dispositif espaceur est fixé sur ladite rive de la tôle métallique au moyen d'un adhésif. La tôle métallique pourra être choisie, par exemple, parmi les aciers doux, les aciers à forte teneur en carbone (plus de 0,3% en poids) ou tout autre métal ou alliage susceptible d'être mis sous forme de bobines, que l'épaisseur de la tôle soit inférieure ou supérieure à 1,2 mm. Un second objet de la présente invention est constitué par un dispositif espaceur destiné à être utilisé lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans tous ses modes de réalisation, ledit dispositif espaceur étant constitué de deux pièces parallélépipédiques sensiblement identiques en matériau résistant à la compression, reliées par une pièce de jonction de telle sorte qu'un espace soit ménagé entre les deux pièces parallélépipédiques, ledit espace correspondant sensiblement au volume du dispositif de mesure thermique devant y être inséré. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif espaceur selon l'invention est en outre constitué d'un ou plusieurs matériaux thermodégradables, choisis dans le groupe formé par le bois, le carton et le papier. La présente invention va à présent être illustrée par la description détaillée d'un mode de réalisation du procédé selon l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 représente l'étape de mise en place d'un dispositif espaceur au cours de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en perspective d'un dispositif espaceur selon l'invention, - la figure 3 représente l'étape d'insertion d'un dispositif de mesure thermique au coeur d'une bobine de tôle métallique, - la figure 4 représente une partie du dispositif de mesure thermique de la figure 3. Si l'on considère la figure 1, on peut y voir une tôle 1 d'épaisseur égale à 1,2 mm en acier comportant plus de 0,3% en poids de carbone, venant d'être décapée à l'issue d'un laminage à chaud, et que l'on enroule à l'aide de moyens non représentés. Après avoir enroulé une partie de la tôle 1, la première étape du procédé selon l'invention consiste à fixer un dispositif espaceur 2 sur une rive de la tôle 1. Le dispositif espaceur 2, que l'on peut voir en figure 2, est ici constitué de deux pièces 3 et 4 identiques, en bois, reliées par une pièce de jonction 5 en carton fort. Chaque pièce 3 ou 4 est un bloc de forme parallélépipédique dont l'épaisseur diminue légèrement lorsqu'on s'éloigne de la pièce de jonction 5. Cette pièce de jonction 5 prend la forme d'un U, chacune des pièces 3 et 4 étant collée de façon symétrique sur l'une des branches de ce U. Les pièces 3 et 4 sont ainsi séparées par un espace 6 dont la largeur est déterminée par l'écartement des branches du U de la pièce 5, et dont la longueur est égale à celle des pièces 3 et 4. Ces pièces 3 et 4 étant en bois, cela présente l'avantage d'assurer une désagrégation du dispositif espaceur 2 au cours du traitement thermique ultérieur, tout en garantissant une résistance en compression suffisante pour assurer l'existence de l'espace 6 lors de l'enroulement de la bobine. La face inférieure du dispositif 2 est en outre munie d'une bande d'adhésif du type adhésif double face. Afin de pouvoir fixer le dispositif espaceur 2 sur une rive de la tôle 1, on diminue la vitesse de l'enroulement, ou on arrête la ligne quelques instants, mais il est bien entendu possible de maintenir la vitesse d'enroulement en prévoyant l'installation d'un manipulateur robotisé pour le pose du dispositif 2. Dans le cas présent, on termine l'enroulement dès que le dispositif espaceur 2 est mis en place. On obtient ainsi une bobine 7 telle que représentée en figure 3, ladite bobine 7 ayant été transportée et posée sur la tranche dans une installation de traitement thermique. Comme on peut le voir, la mise en place du dispositif espaceur 2 a écarté les deux spires de la bobine 7 entre lesquelles il se retrouve du fait de l'enroulement. L'espace 6 existant entre les pièces 3 et 4 est ainsi laissé libre. La pièce de jonction 5 a été rabattue sur la tranche de la bobine 7 pour ne pas gêner la mise en place d'un dispositif de mesure thermique 8. Ce dispositif 8 comprend une plaquette tranche 9 métallique, représentée en figure 4, qui comprend une fente longitudinale 11 dans laquelle on insère un thermocouple 10. Ce thermocouple 10 est disposé à demeure dans l'installation thermique en raison de sa grande fragilité qui impose de limiter ses déplacements et ses manipulations en général. La plaquette tranche 9 est identique à celle faisant l'objet du brevet français 2 703 780 auquel on se référera pour une description plus détaillée. Le dispositif de mesure thermique 8 est ici mis en place en deux temps : l'opérateur insère tout d'abord la plaquette tranche 9 dans l'espace 6 existant entre les deux pièces 3 et 4 du dispositif espaceur 2. Puis, il insère le thermocouple 10 dans la fente 11 de la plaquette tranche 9. L'espace 6 créé entre les pièces 3 et 4 du dispositif espaceur 2 correspond au volume du dispositif de mesure thermique 8, afin que les températures relevées par le thermocouple 10 soient le plus proche possible des températures réelles de la tôle d'acier 1. On peut ensuite installer d'autres bobines du même acier dans l'installation thermique, puis procéder au traitement thermique de recuit, par exemple. Le dispositif espaceur 2 étant réalisé dans des matériaux thermodégradables à ces températures, il n'en subsiste quasiment rien à l'issue du recuit. Il suffit donc à l'opérateur de retirer la plaquette tranche 9 de la bobine 7 et celle-ci peut ensuite être emportée vers une unité de laminage à froid. Il est à noter que l'extraction du dispositif 8 est alors grandement facilitée par rapport à la même opération réalisée dans les procédés de l'art antérieur, car l'espace ménagé entre les spires de la bobine 7 n'a absolument pas varié entre le début et la fin du recuit, de façon tout à fait surprenante, et ce malgré la désagrégation du dispositif espaceur 2. La zone de la rive de la bobine 7 sur laquelle avait été fixée le dispositif espaceur 2 ne comporte en outre pas de traces de l'opération, ce qui présente l'avantage supplémentaire de permettre d'effectuer le laminage à froid sans risque de détériorer les cylindres du laminoir. Si le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux lorsqu'on l'utilise pour piloter le recuit de bobines de tôles métalliques trop raides pour qu'on y insère directement un dispositif de mesure thermique approprié, il est bien clair qu'il peut également être employé pour piloter le recuit de toutes bobines de tôles métalliques, quelle que soit leur raideur et leur épaisseur. En effet, sa mise en oeuvre est là aussi avantageuse car l'insertion du dispositif de mesure thermique est grandement facilitée par rapport aux procédés de l'art antérieur. Il en va de même pour son extraction lorsque le dispositif espaceur 2 s'auto-détruit lors du traitement thermique. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de bobines de tôles métalliques, comprenant un bobinage de ladite tôle métallique (1) à l'issue d'une opération de laminage à chaud, de laminage à froid ou de décapage, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à - enrouler une partie de ladite tôle métallique (1), puis - à fixer un dispositif espaceur (2) sur une rive de la partie non enroulée de ladite tôle métallique (1), et à enrouler le reste de ladite tôle métallique (1), créant ainsi une bobine (7) comportant un espace (6) entre deux de ses spires, la fixation dudit dispositif espaceur (2) pouvant être effectuée avec ou sans interruption de l'enroulement, puis - à disposer ladite bobine (7) dans une installation de traitement thermique, puis - à insérer un dispositif de mesure thermique (8) dans l'espace (6) créé entre les spires de la bobine (7) munie du dispositif espaceur (2), puis - à faire subir un traitement thermique à la bobine (7) munie du dispositif de mesure thermique (8). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace (6) créé par ledit dispositif espaceur (2) correspond sensiblement au volume du dispositif de mesure thermique (8) devant y être inséré. 3. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit dispositif espaceur (2) est réalisé en un ou plusieurs matériaux thermo-dégradables se décomposant pour leur plus grande partie aux températures atteintes lors dudit traitement thermique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bobine (7) de tôle métallique (1) est une bobine de tôle d'acier comportant plus de 0,3% en poids de carbone. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bobine (7) de tôle métallique (1) est une bobine de tôle présentant une épaisseur supérieure à 1,2 mm. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit traitement thermique est un traitement de recuit pratiqué à une température comprise entre 600 et 750 C. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif espaceur (2) est fixé sur ladite rive de la tôle métallique (1) au moyen d'un adhésif. 8. Dispositif espaceur (2) destiné à être utilisé lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux pièces parallélépipédiques (3, 4) sensiblement identiques en matériau résistant à la compression, reliées par une pièce de jonction (5) de telle sorte qu'un espace (6) soit ménagé entre les deux pièces parallélépipédiques (3, 4), ledit espace (6) correspondant sensiblement au volume du dispositif de mesure thermique (8) devant y être inséré. 9. Dispositif espaceur (2) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ou plusieurs matériaux thermo-dégradables, choisis dans le groupe formé par le bois, le carton et le papier.