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Procédé pour le refroidissement non oxydant d'une bande d'acier laminée.
Domaine technique La présente invention concerne un procédé pour le refroidissement non oxydant d'une bande d'acier laminée au moyen d'un fluide aqueux. L'invention s'applique en particulier, mais pas exclusivement, à une bande d'acier laminée à froid destinée à la galvanisation au trempé.
Etat de la technique.
Il est bien connu qu'une bande d'acier subit, au cours de son laminage, un écrouissage qui dégrade ses propriétés mécaniques et qui la rend dès lors impropre à de multiples applications. Un recuit approprié permet de rendre à la bande les propriétés de résistance, de ductilité et de propreté superficielle, qui sont requises pour des applications telles que l'emboutissage et/ou la galvanisation. Un tel recuit peut être réalisé en bobine, c'est-à-dire de façon statique, ou en continu, c'est-à-dire de façon dynamique.
A l'heure actuelle, les traitements de recuit sont de plus en plus largement exécutés en continu, dans des lignes de traitement assurant diverses fonctions, notamment le chauffage, le maintien à température et le refroidissement de la bande d'acier.
Le refroidissement de la bande d'acier après son maintien à la température de recuit, dit refroidissement primaire, revêt une très grande importance. En effet, il conditionne d'une part les propriétés mécaniques, telles que la résistance et la ductilité, et d'autre part les propriétés de surface, telles que la propreté et le degré d'oxydation, de la bande d'acier.
Pour obtenir les propriétés désirées, il importe de contrôler soigneusement l'opération de refroidissement primaire, et en particulier la vitesse de ce refroidissement, en tenant compte notamment de la nature de l'acier. Il est néanmoins intéressant de pouvoir appliquer une vitesse de refroidissement aussi élevée que possible, afin de réduire au maximum la durée de ce refroidissement.
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On connaît dans la technique différents procédés pour effectuer ce refroidissement primaire. Parmi ceux-ci, un certain nombre sont basés sur l'utilisation d'un fluide de refroidissement liquide, généralement aqueux.
Une première méthode consiste à refroidir la bande d'acier en la plongeant dans un bain d'eau froide. Cette méthode conduit certes à des vitesses de refroidissement très élevées, pouvant dépasser 1000 C/s. Elle ne permet cependant pas d'interrompre le refroidissement à une température intermédiaire déterminée, par exemple à la température d'un traitement de survieillissement. En outre, elle génère la formation d'une couche d'oxyde, dont l'élimination impose ensuite un décapage de la bande d'acier.
Une autre possibilité consiste à projeter de l'eau, éventuellement avec un gaz inerte, sous forme de jets de liquide ou de brouillard sur les deux faces de la bande d'acier.
Cette méthode est très souple et permet de contrôler avec une bonne précision la vitesse du refroidissement, ainsi que la température de la bande d'acier, par exemple en vue d'un survieillissement. Il peut cependant s'avérer difficile d'assurer une parfaite homogénéité du refroidissement, ce qui peut donner lieu à des défauts de planéité de la bande d'acier. Il subsiste également ici l'inconvénient de la formation d'une couche d'oxyde, qui nécessite un décapage ultérieur.
On connaît enfin un procédé de refroidissement d'une bande d'acier par immersion dans un bain d'eau se trouvant à sa température d'ébullition. Ce procédé permet d'opérer un refroidissement rapide à partir des températures de recuit usuelles, c'est- à-dire de l'ordre de 700 C à 850 C selon la composition de l'acier. Ce refroidissement est régulier et il confère dès lors à la bande d'acier une bonne planéité. De plus, le bain de refroidissement est automatiquement maintenu à sa température d'ébullition par la bande d'acier elle-même. La bande d'acier subit cependant encore ici une oxydation superficielle, qui dégrade sa propreté de surface et compromet l'adhérence d'un revêtement, tel qu'une couche de zinc déposée par galvanisation au trempé.
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Présentation de l'invention La présente invention cherche à remédier à tous ces inconvénients. A cet effet, elle a pour objet de proposer un procédé pour le refroidissement non oxydant d'une bande d'acier laminée au moyen d'un fluide aqueux, qui confère à la bande d'acier une surface apte à recevoir directement un revêtement, en particulier par galvanisation au trempé.
L'invention est basée sur la constatation selon laquelle la présence de certaines substances organiques, en proportion appropriée, dans le fluide aqueux de refroidissement, permettait d'obtenir une bande d'acier dont la surface ne présente aucune trace d'oxydation. Une telle bande d'acier peut alors être revêtue, en particulier par galvanisation au trempé, sans devoir subir de traitement intermédiaire tel qu'un décapage.
Conformément à l'invention, un procédé pour le refroidissement non oxydant d'une bande d'acier laminée à froid, dans lequel on met ladite bande d'acier en contact avec un fluide aqueux de refroidissement, est caractérisé en ce que l'on mesure en continu la température dudit fluide aqueux et la température de la bande d'acier à l'entrée de la zone de refroidissement, en ce que l'on ajoute audit fluide aqueux au moins une substance organique en une concentration dépendant de la différence entre les températures mesurées de la bande d'acier et du fluide aqueux, ainsi que de la nature de ladite substance organique,
et en ce que l'on maintient la concentration de ladite substance organique à une valeur égale ou supérieure à une valeur déterminée par un algorithme tenant compte d'une part de ladite différence des températures mesurées et d'autre part d'un coefficient représentatif de la nature de ladite substance organique.
Dans le cadre de l'invention, la concentration minimale de ladite substance organique dans le fluide aqueux est déterminée par l'algorithme suivant :
EMI3.1
dans lequel :
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C est la concentration minimale de la substance organique (g/ !) Teb est la température d'entrée de la bande ( C) Tf, est la température du fluide aqueux ( C)
EMI4.1
Ki est un coefficient caractéristique de la substance organique (g/l. C). Le coefficient K, est déterminé par voie expérimentale pour les différentes substances utilisables. A titre d'exemple, le tableau 1 donne les valeurs de K, pour quelques substances organiques intéressantes.
EMI4.2
<tb>
<tb>
Tableau <SEP> 1
<tb> Acide <SEP> acétique <SEP> K, <SEP> == <SEP> 0,22
<tb> Acide <SEP> formique <SEP> K, <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 155
<tb> Acide <SEP> méthyléthylacétique <SEP> K, <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 13
<tb>
On sait que, par nature, une substance organique contient une certaine quantité de carbone que, par commodité, on appellera carbone organique dans la suite de la présente demande. La concentration en carbone organique se déduit aisément de la concentration de la substance organique utilisée, dont on connaît la structure moléculaire.
Suivant une mise en oeuvre particulière, on détermine la concentration en carbone organique dans le fluide aqueux et on régule l'addition de ladite substance organique afin de maintenir ladite concentration égale ou supérieure à une valeur minimale prédéterminée.
Le procédé de l'invention est, dans une certaine mesure, indépendant de la vitesse de défilement de la bande d'acier dans la ligne de traitement.
Il est bien connu des hommes de métier qu'une ligne de traitement ne présente usuellement qu'un nombre restreint de vitesses nominales possibles, adaptées à la nature de l'acier traité ainsi qu'au type de traitement appliqué. Le procédé de l'invention peut ainsi s'appliquer à toutes les lignes de traitement dont la vitesse nominale de défilement de la bande d'acier est égale ou supérieure à 80 m/min. A
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cette vitesse nominale correspond une concentration nominale de la substance organique, respectivement du carbone organique, dans le fluide aqueux.
Une installation de traitement d'une bande d'acier ne fonctionne cependant pas toujours avec une vitesse constante ; elle connaît des périodes de ralentissement et d'arrêt, ainsi que de redémarrage et d'accélération. Pendant ces périodes, la vitesse de la bande est inférieure à sa vitesse nominale et la durée du contact entre la bande et le fluide aqueux est par conséquent accrue.
Il importe cependant de contrôler de façon adéquate la concentration de la substance organique pendant ces périodes, afin d'éviter tout effet néfaste éventuel sur la propreté de surface de la bande.
Suivant une variante intéressante du procédé de l'invention, lors d'une modification de la vitesse de défilement de la bande d'acier, on règle la concentration en carbone organique du fluide aqueux à une valeur comprise entre Ci et (1 +0, 2Ti) Ci par une addition d'une seconde substance organique, lorsque la vitesse de défilement de la bande d'acier est inférieure à environ 20 % de sa valeur nominale, Ci étant la concentration nominale en carbone organique et Ti étant un coefficient caractéristique de ladite seconde substance organique.
Ici également, le coefficient Ti est déterminé par voie expérimentale.
A titre d'exemple, ladite seconde substance organique peut être choisie parmi celles qui sont reprises dans le tableau 2 ci-dessous, où l'on également indiqué les valeurs
EMI5.1
respectives du coefficient Ti.
EMI5.2
<tb>
<tb>
Tableau <SEP> 2
<tb> Substance <SEP> Ti
<tb> Acide <SEP> benzoique <SEP> 6
<tb> 3-hydroxy-3-méthy)-1-butine <SEP> 15
<tb> Benzoate <SEP> d'éthyle <SEP> 5
<tb> Hexaméthylène <SEP> tétramine <SEP> 8
<tb>
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Dans la présente description, il a été fait mention d'un fluide aqueux entrant en contact avec la bande d'acier pour assurer le refroidissement de celle-ci.
Ce fluide aqueux peut se présenter sous différentes formes, par ailleurs bien connues en soi, qui conduisent à différentes vitesses de refroidissement de la bande d'acier.
Une première variante consiste à utiliser un bain de liquide aqueux, dans lequel la bande d'acier défile en continu.
Dans une autre variante, on projette ledit fluide aqueux sous la forme d'un brouillard, en pulvérisant le liquide au moyen d'un gaz sous pression.
On peut encore, selon une autre variante, projeter ledit liquide aqueux par pression, sous la forme d'un brouillard, en amont et/ou en aval d'un bain de liquide aqueux.
Il est également possible de projeter ledit fluide aqueux sous la forme de jets de liquide sur les deux faces de la bande, lesdits jets pouvant d'ailleurs être immergés dans un bain de liquide aqueux.
Le procédé de l'invention permet de produire des bandes d'acier présentant une surface particulièrement propre, non oxydée, qui peut recevoir un revêtement sans devoir subir d'autre traitement de préparation. En particulier, une bande d'acier refroidie conformément à l'invention peut être galvanisée au trempé immédiatement après son refroidissement. Il en résulte une diminution des coûts de fabrication, ainsi qu'une réduction de la durée totale du traitement de la bande d'acier.
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Process for the non-oxidative cooling of a rolled steel strip.
Technical Field The present invention relates to a process for the non-oxidative cooling of a rolled steel strip using an aqueous fluid. The invention applies in particular, but not exclusively, to a cold rolled steel strip intended for dip galvanizing.
State of the art.
It is well known that a steel strip undergoes, during its rolling, a work hardening which degrades its mechanical properties and which consequently makes it unsuitable for multiple applications. Appropriate annealing gives the strip the properties of strength, ductility and surface cleanliness, which are required for applications such as stamping and / or galvanizing. Such annealing can be carried out on a coil, that is to say statically, or continuously, that is to say dynamically.
At the present time, annealing treatments are more and more widely performed continuously, in treatment lines ensuring various functions, in particular heating, maintaining at temperature and cooling the steel strip.
The cooling of the steel strip after it has been kept at the annealing temperature, called primary cooling, is of great importance. Indeed, it conditions on the one hand the mechanical properties, such as resistance and ductility, and on the other hand the surface properties, such as cleanliness and the degree of oxidation, of the steel strip.
To obtain the desired properties, it is important to carefully control the primary cooling operation, and in particular the speed of this cooling, taking particular account of the nature of the steel. It is nevertheless advantageous to be able to apply a cooling rate as high as possible, in order to minimize the duration of this cooling.
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Various processes are known in the art for carrying out this primary cooling. Of these, a number are based on the use of a liquid, generally aqueous coolant.
A first method is to cool the steel strip by immersing it in a cold water bath. This method certainly leads to very high cooling rates, which can exceed 1000 C / s. However, it does not make it possible to interrupt the cooling to a determined intermediate temperature, for example at the temperature of an overaging treatment. In addition, it generates the formation of an oxide layer, the elimination of which then requires stripping of the steel strip.
Another possibility is to spray water, possibly with an inert gas, in the form of jets of liquid or mist on both sides of the steel strip.
This method is very flexible and allows the speed of cooling, as well as the temperature of the steel strip, to be controlled with good precision, for example for overaging. However, it may prove difficult to ensure perfect homogeneity of the cooling, which can give rise to flatness defects in the steel strip. There also remains here the drawback of the formation of an oxide layer, which requires a subsequent pickling.
Finally, a method of cooling a steel strip is known by immersion in a water bath at its boiling temperature. This process makes it possible to operate rapid cooling from the usual annealing temperatures, that is to say of the order of 700 ° C. to 850 ° C. depending on the composition of the steel. This cooling is regular and it therefore gives the steel strip good flatness. In addition, the cooling bath is automatically maintained at its boiling temperature by the steel strip itself. However, the steel strip here again undergoes surface oxidation, which degrades its surface cleanliness and compromises the adhesion of a coating, such as a layer of zinc deposited by dip galvanizing.
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Presentation of the invention The present invention seeks to remedy all these drawbacks. To this end, its object is to propose a process for the non-oxidative cooling of a steel strip rolled by means of an aqueous fluid, which gives the steel strip a surface capable of directly receiving a coating, in particular by dip galvanizing.
The invention is based on the observation that the presence of certain organic substances, in appropriate proportion, in the aqueous cooling fluid, made it possible to obtain a steel strip whose surface shows no trace of oxidation. Such a steel strip can then be coated, in particular by dip galvanizing, without having to undergo an intermediate treatment such as pickling.
According to the invention, a method for the non-oxidative cooling of a cold rolled steel strip, in which said steel strip is brought into contact with an aqueous cooling fluid, is characterized in that continuously measures the temperature of said aqueous fluid and the temperature of the steel strip at the entrance to the cooling zone, in that at least one organic substance is added to said aqueous fluid in a concentration depending on the difference between the measured temperatures of the steel strip and of the aqueous fluid, as well as of the nature of said organic substance,
and in that the concentration of said organic substance is maintained at a value equal to or greater than a value determined by an algorithm taking into account on the one hand said difference in the measured temperatures and on the other hand a coefficient representative of the nature of said organic substance.
In the context of the invention, the minimum concentration of said organic substance in the aqueous fluid is determined by the following algorithm:
EMI3.1
in which :
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C is the minimum concentration of organic substance (g /!) Teb is the inlet temperature of the strip (C) Tf, is the temperature of the aqueous fluid (C)
EMI4.1
Ki is a characteristic coefficient of the organic substance (g / l. C). The coefficient K, is determined experimentally for the different substances that can be used. As an example, Table 1 gives the values of K, for some interesting organic substances.
EMI4.2
<tb>
<tb>
Table <SEP> 1
<tb> Acetic <SEP> acetic <SEP> K, <SEP> == <SEP> 0.22
<tb> Formic acid <SEP> <SEP> K, <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 155
<tb> Methylethylacetic acid <SEP> <SEP> K, <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 13
<tb>
It is known that, by nature, an organic substance contains a certain amount of carbon which, for convenience, will be called organic carbon in the remainder of the present application. The concentration of organic carbon is easily deduced from the concentration of the organic substance used, the molecular structure of which is known.
According to a particular implementation, the concentration of organic carbon in the aqueous fluid is determined and the addition of said organic substance is regulated in order to maintain said concentration equal to or greater than a predetermined minimum value.
The process of the invention is, to a certain extent, independent of the running speed of the steel strip in the treatment line.
It is well known to those skilled in the art that a treatment line usually only has a limited number of possible nominal speeds, adapted to the nature of the steel treated and to the type of treatment applied. The method of the invention can thus be applied to all the treatment lines whose nominal speed of travel of the steel strip is equal to or greater than 80 m / min. AT
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this nominal speed corresponds to a nominal concentration of the organic substance, respectively of the organic carbon, in the aqueous fluid.
However, a steel strip treatment plant does not always operate at a constant speed; it experiences periods of slowing and stopping, as well as restarting and acceleration. During these periods, the speed of the strip is lower than its nominal speed and the duration of the contact between the strip and the aqueous fluid is consequently increased.
It is important, however, to adequately control the concentration of the organic substance during these periods, in order to avoid any possible harmful effect on the surface cleanliness of the strip.
According to an advantageous variant of the method of the invention, when the speed of travel of the steel strip is changed, the organic carbon concentration of the aqueous fluid is adjusted to a value between Ci and (1 +0, 2Ti) Ci by adding a second organic substance, when the running speed of the steel strip is less than about 20% of its nominal value, Ci being the nominal concentration of organic carbon and Ti being a characteristic coefficient of said second organic substance.
Here also, the coefficient Ti is determined experimentally.
By way of example, said second organic substance can be chosen from those listed in table 2 below, where the values are also indicated.
EMI5.1
respective of the coefficient Ti.
EMI5.2
<tb>
<tb>
Table <SEP> 2
<tb> Substance <SEP> Ti
<tb> Benzoic acid <SEP> <SEP> 6
<tb> 3-hydroxy-3-methyl) -1-butine <SEP> 15
<tb> Ethyl <SEP> benzoate <SEP> 5
<tb> Hexamethylene <SEP> tetramine <SEP> 8
<tb>
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In the present description, mention has been made of an aqueous fluid coming into contact with the steel strip to ensure the cooling thereof.
This aqueous fluid can take different forms, which are also well known per se, which lead to different rates of cooling of the steel strip.
A first variant consists in using an aqueous liquid bath, in which the steel strip runs continuously.
In another variant, said aqueous fluid is sprayed in the form of a mist, by spraying the liquid by means of a gas under pressure.
It is also possible, according to another variant, to spray said aqueous liquid by pressure, in the form of a mist, upstream and / or downstream of an aqueous liquid bath.
It is also possible to spray said aqueous fluid in the form of jets of liquid on both sides of the strip, said jets can also be immersed in a bath of aqueous liquid.
The process of the invention makes it possible to produce steel strips having a particularly clean, non-oxidized surface, which can receive a coating without having to undergo any other preparation treatment. In particular, a steel strip cooled in accordance with the invention can be hot dip galvanized immediately after cooling. This results in a reduction in manufacturing costs, as well as a reduction in the total duration of the treatment of the steel strip.