Procédé de fabrication d'un feuillard
laminé à froid propre.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un feuillard laminé à froid propre.
Lors du laminage à froid d'un feuillard d'acier, on utilise des lubrifiants de laminage à froid, comme des huiles minérales, du suif des huiles synthétiques ou des lubrifiants analogues pour assurer
le refroidissement et la lubrification des cylindres de laminage. Des taches de lubrifiant de laminage à froid utilisé lors du laminage et de la poussière de métal produite par abrasion pendant l'opération de laminage sont habituellement fixées sur la surface d'un feuillard après le laminage à froid Lorsque la bobine de feuillard avec ses taches restantes est recuite, ces taches sont carbonisées et adhèrent à la surface du feuillard sous la forme de souillures superficielles qui abîment considérablement l'aspect superficiel du feuillard, diminuant sa valeur commerciale et endommageant considérablement le revêtement et la résistance à la corrosion.
Lorsqu'on utilise ce feuillard laminé à froid comme matière première pour l'application d'un revêtement, les souillures qui restent solidement fixées sur la surface du feuillard ne sont pas enlevées par un traitement préalable à l'application du revêtement et forment sur la surface du produit des défauts suffisants pour empêcher l'application d'un revêtement solide, de sorte que l'aspect du produit est abîmé et que sa résistance à la corrosion est fortement réduite. De plus, lorsqu'on utilise ce feuillard laminé à froid comme matière première pour l'application du revêtement, on n'obtient pas de revêtement de superfaçage sain en une matière telle que du phosphate, ce qui réduit considérablement l'aptitude du feuillard à l'application du revêtement.
Pour cette raison, lorsqu'une propreté élevée de la surface est requise, un feuillard laminé à froid a habituellement été nettoyé superficiellement par une installation de nettoyage avant d'être recuit. Cependant, cette installation de nettoyage exige de l'énergie supplémentaire, comme de l'électricité et de la vapeur d'eau, des détergents tels que des alcalis, des éléments consommables, comme des brosses, et de la main-d'oeuvre, augmentant ainsi les frais de fabrica-tion totaux.
Cela étant, lors du laminage à froid ou du recuit, divers procédés ont été mis en oeuvre jusqu'à présent pour nettoyer la surface d'un feuillard sans l'aide d'une installation de nettoyage. Cependant, aucun d'entre eux n'a donné satisfaction du point de vue du prix ou de l'effet de nettoyage.
Certains procédés utilisés jusqu'à présent dans le laminage à froid pour nettoyer la surface du feuillard sont cités ci-après.
(1) Procédé à détergent.
Suivant ce procédé, on injecte de l'eau ou un détergent d'une manière générale sous une pression de
10 kg/cm<2> ou moins sur la surface du feuillard au niveau de'la dernière cage ou de la dernière passe pour débarrasser la surface du feuillard de l'huile et de la poussière de métal.
Cependant, l'utilisation d'eau est à même d'amener des défauts superficiels tels que de la rouille et des taches d'eau, à entraver la lubrification du laminoir, à diminuer l'efficacité de ce laminage, à rendre le laminage d'objets minces difficile et à produire une grande quantité de poussière de métal provoquant des souillures.
De plus, l'utilisation d'un détergent est trop onéreuse proportionnellement aux effets ainsi obtenus et suscite des difficultés supplémentaires qui diminuent la lubrification du laminoir ainsi que la nécessité d'évacuer du fluide usé.
(2) Procédé d'injection de détergent sous haute pression.
Dans ce procédé, on injecte un détergent sous une pression élevée et à une haute température sur la surface du feuillard lors du laminage final. Un exemple typique de ce procédé est décrit sous le titre "Procédé de laminage à froid propre" dans le brevet japonais publié n[deg.] 19682/80 Selon ce procédé alors que l'efficacité du nettoyage est fortement améliorée, l'utilisation d'eau et/ou de détergent produit de la rouille et diminue les propriétés de lubrification, ce qui entraîne la production de poussière de métal par abrasion et suscite des difficultés telles que des souillures après recuit.
(3) Procédé de nettoyage du laminoir.
Dans ce procédé, on améliore le pouvoir d'évaporation, lors du recuit, d'une émulsion de lubrifiant de laminage utilisée pour refroidir et lubrifier le laminoir. Selon ce procédé, le lubrifiant de laminage restant sur la surface du feuillard n'est pas carbonisé pendant le recuit, mais est décomposé et évaporé pour empêcher toute aggravation des propriétés de la surface du feuillard. Dans ce procédé cependant, l'effet de nettoyage ainsi obtenu est faible et les propriétés de lubrif ication doivent être sacrifiées parce .qu'il est difficile d'obtenir une émulsion de lubrifiant de laminage qui possède à la fois des propriétés de lubrification et des propriétés d'évaporation pendant le recuit.
(4) Procédé de nettoyage du gaz de recuit.
Selon ce procédé, on mélange de la vapeur d'eau avec un gaz atmosphérique formé principalement de N2 gazeux et de H2 gazeux pour rendre les gaz du four décarburants, afin d'évacuer ainsi le carbone résiduel produit pendant le recuit par l'huile fixée sur la surface du feuillard. Des exemples typiques de tels procédés sont décrits, par exemple, dans les brevets japonais publiés n[deg.] 23817/71, 43401/73 et 18125/77. Selon ce procédé, bien qu'un effet de nettoyage de gaz soit mis en évidence lorsque la quantité d'huile et de poussière métallique fixée sur la surface de la matière à recuire, c'est-à-dire sur le feuillard froid, a une certaine valeur, par exemple de 100 mg/m<2> ou plus, l'effet est limité.
Au contraire, lorsque la quantité de la vapeur d'eau à mélanger est accrue tandis que l'effet de nettoyage du gaz est augmenté, une décarburation locale est produite dans le feuillard, formant des défauts qualitatifs dans le produit. D'une manière plus détaillée, lors d'un recuit étanche de bobine en caisse, la décarburation locale au niveau des rives périphériques intérieure et extérieure de la bobine de feuillard exige que la quantité de vapeur d'eau à mélanger pour le nettoyage du gaz soit limitée, ce qui ne permet pas d'obtenir l'effet de nettoyage souhaité.
L'invention a pour but de procurer un procédé économique et simple pour produire un feuillard laminé à froid propre, qui soit à même de soumettre une bobine de feuillard laminé à froid à un effet de nettoyage équivalant à celui d'une installation de nettoyage classique sans que celle-ci soit utilisée, et de recuire la bobine de feuillard laminé à froid dépourvu de souillures ou en présentant le moins possible.
La Demanderesse a découvert expérimentalement que l'effet de nettoyage de l'émulsion de lubrifiant de laminage injectée sur la surface du feuillard au cours du laminage à froid dépend de la pression, du débit, de l'angle et de la température de l'injection de l'émulsion de lubrifiant et est indépendante du type de lubrifiant si sa concentration est inférieure à 4%.
Cela étant, on peut obtenir un effet de nettoyage satisfaisant en utilisant une émulsion de lubrifiant de laminage d'une concentration d'environ 4% dans les cages autres que la dernière et en injectant une émulsion de lubrifiant de laminage d'une concentration plus faible sous une pression élevée sur la surface du feuillard devant la dernière cage.
Cependant, comme l'émulsion de lubrifiant de la même concentration utilisée dans les autres cages doit être employée dans la dernière cage également pour la raison décrite plus haut, l'huile de l'émulsion de lubrifiant se fixe à nouveau à la surface du feuillard et altère sa propreté. Au contraire, lorsqu'une émulsion de lubrifiant d'une concentration inférieure à 0,5% est utilisée, diverses difficultés apparaissent telles que de la rouille, des taches d'eau, une diminution de l'efficacité du laminage par suite de la diminution de la lubrification, la production d'une grande quantité de poussière de métal par suite de la diminution de l'efficacité du laminage et l'apparition de souillures dues à la poussière de métal fixée à la surface du feuillard d'acier, comme dans le cas où on utilise de l'eau dans la dernière cage.
Comme la description qui précède le montre clairement, on peut éviter diverses difficultés causées par le procédé à détergent utilisant de l'eau ou un détergent en injectant, sous une pression élevée, une émulsion de lubrifiant de laminage d'une concentration de 0,5 à 2,0% sur la surface du feuillard à l'entrée ou à la sortie de la dernière cage et en injectant, sous une pression peu élevée, une émulsion de lubrifiant de laminage de la même concentration sur les cylindres qu'un lubrifiant.
Dans le procédé d'injection de détergent sous haute pression décrit plus haut, un séparateur d'huile est nécessaire pour utiliser le détergent de manière répétée. Dans le procédé conforme à l'invention, comme on utilise une émulsion de lubrifiant de laminage d'une faible concentration de 0,5 à 2,0%, il n'est pas nécessaire cependant de prévoir un séparateur d'huile, mais il suffit de régler la concentration de l'émulsion de lubrifiant dans l'intervalle compris entre 0,5 et 2,0%.
L'émulsion de lubrifiant est injectée, de préférence sous une pression comprise entre 50 et
200 Xg/cm<2> parce que l'effet de nettoyage est très mauvais lorsque la pression d'injection est inférieure à 50 kg/cm<2> et, d'autre part, l'effet de nettoyage est saturé lorsque la pression a une valeur excédant
200 kg/cm2.
Le débit de l'injection de l'émulsion de lubrifiant est de préférence compris entre 20 et
150 litres/minute pour 100 mm de largeur d'une face du feuillard. Lorsque le débit est inférieur à 20 litres/minute, l'effet de nettoyage est très mauvais et, par ailleurs, lorsque ce débit excède 150 litres/minute, l'effet de nettoyage est saturé et l'évacuation de l'eau laisse beaucoup à désirer.
Dans le procédé conforme à l'invention, le feuillard laminé à froid propre obtenu de la manière décrite plus haut est chargé dans un four étanche à
<EMI ID=1.1>
atmosphérique comprenant principalement de l'azote (N2)
<EMI ID=2.1>
nant 75% de N2 et 25% de H2) et mélangé à de la vapeur d'eau. Le point de rosée du gaz du four est réglé entre
<EMI ID=3.1>
l'effet de nettoyage est mauvais et, au contraire,
<EMI ID=4.1>
locale se produit dans le feuillard.
Dans le procédé conforme à l'invention, étant donné que la contamination du feuillard est maintenue à un niveau très bas, il n'est pas nécessaire de mélanger une grande quantité de vapeur d'eau pour le nettoyage du gaz et par conséquent aucune décarburation locale n'est produite pendant le recuit.
Dans les dessins annexés :
la Fig. 1 est une vue schématique de la construction d'un laminoir à froid permettant d'obtenir une bobine de feuillard laminé à froid, auquel le procédé conforme à l'invention est appliqué;
la Fig. 2 est une vue équivalente à celle de
-la Fig. 1, montrant une partie d'une variante du procédé conforme à l'invention, et la Fig. 3 est une vue schématique de la construction d'un four à recuire du type à caisse destiné à réaliser le procédé conforme à l'invention.
Un procédé destiné à produire une bobine de feuillard laminé à froid et propre sera décrit avec référence à la Fig. 1. La Fig. 1 illustre la construction schématique d'un laminoir à froid continu à cinq cages quarto classiques dans lequel une émulsion de lubrifiant de laminage d'une concentration relativement élevée de 3 à 5% est fournie à partir du premier réservoir 3 aux quatre premières cages 1 et 2. L'émulsion de lubrifiant usée provenant de ces cages est reçue par un plateau 4 et est recueillie par le premier Réservoir 3 en vue d'être recyclée.
A la dernière ou cinquième cage 5, une émulsion de lubrifiant d'une faible concentration de 0,5 à 2,0% est fournie aux cylindres à partir du deuxième réservoir 6 par l'intermédiaire d'une pompe à basse pression 7 et d'ajutages d'injection 8. De plus, l'émulsion de lubrifiant provenant du deuxième réservoir 6 est injectée sous une pression élevée sur les deux faces d'un feuillard 11 par l'intermédiaire d'une pompe à haute pression 9 et d'ajutages d'injection 10. Les ajutages d'injection 10 peuvent se trouver du côté d'entrée (Fig. 1) ou du côté de sortie (Fig. 2) de la cinquième cage, mais ils sont de préférence disposés du côté d'entrée. L'émulsion de lubrifiant utilisée est reçue par un plateau 12 et est recueillie par le deuxième réservoir 6 en vue d'être recyclée.
Une bobine de feuillard froid 13 ainsi obtenue est chargée dans un four à recuire du type à caisse courant 14 dans laquelle un gaz atmosphérique comprenant principalement du H2 et du N2 ainsi que de la vapeur d'eau est introduit par une lumière d'entrée et est évacué sous la forme d'un gaz d'échappement par une lumière de sortie.
Le point de rosée dans le four à recuire est réglé de la manière décrite ci-dessous. C'est-à-dire qu'un instrument de mesure du point de rosée 16 est fixé à une conduite de gaz d'échappement 15 communiquant avec le four à recuire 14. Un signal de détection
<EMI ID=5.1>
rosée est appliqué à un additionneur 17 en vue d'être comparé à une valeur de consigne et un signal de correction est appliqué à une valve de réglage de débit
19 disposée dans une conduite d'alimentation d'eau 18 pour régir la quantité de vapeur d'eau à fournir.
Certains exemples du procédé conforme à l'invention seront à présent décrits ci-après.
EXEMPLE l.-
1. Dimensions de la matière de départ
2,8 mm d'épaisseur x 1200 mm de largeur.
2. Dimensions de la matière finie
0, 7 mm d'épaisseur x 1200 mm de largeur.
3. Laminage à froid
(1) Réduction d'épaisseur de 9% (dans la
cinquième cage).
(2) Vitesse de laminage 1400 mètres/minute.
(3) Première à quatrième cage
Les cylindres lamineurs sont des cylindres brillants
Une émulsion de lubrifiant minéral d'une concentration de 3% est utilisée.
(4) Cinquième cage
Les cylindres lamineurs utilisés sont des cylindres mats.
Une émulsion de lubrifiant minéral d'une concentration de 0,8% est utilisée.
(5) Injection sous basse pression dans la
cinquième cage (pour la lubrification des cylindres)
Pression : 10 kg/cm2
<EMI ID=6.1>
Débit : 4000 litres/minute
(6) Injection sous haute pression dans la
cinquième cage (pour nettoyer la surface du feuillard)
Pression : 100 kg/cm<2>
Température : 50[deg.]C
Débit : 50 litres/minute (100 mm de largeur d'un côté)
Ajutage d'injection : Ajutage de secteur
Angle d'injection 30[deg.] Angle de torsion 30[deg.] Angle d'inclinaison de l'ajutage : 60[deg.] par
rapport à la direction dans laquelle le feuillard se déplace Distance entre les injections : 300 mm
4. Conditions de recuit étanche par lots.
De la vapeur d'eau est insufflée dans le gaz atmosphérique formé principalement de N2 et de H2 gazeux et le point de rosée
<EMI ID=7.1>
rature d'égalisation est de 670[deg.]C et la période de recuit est de 15 heures. L'insufflation de la vapeur d'eau débute au début de la période d'égalisation et cesse lorsque la température de la bobine atteint 500*C pendant le refroidissement après l'égalisation.
5. Résultat -
La quantité de souillures comprenant de l'huile et de la poussière de métal fixées sur la surface du feuillard après le laminage à froid est de 540 mg/m<2>. Après recuit de la bobine de feuillard, un essai de frottement au moyen d'un papier filtre révèle que le feuillard est plus propre que ceux qui ont traversé une installation de nettoyage électrolytique classique. Un essai par le procédé Ford montre que la quantité de carbone restant sur la surface
<EMI ID=8.1>
du produit démontre qu'il est exempt par exemple de rouille ou de taches d'eau.
De plus, le feuillard n'accuse pas de décarburation locale après recuit et présente une résistance à la corrosion après traitement chimique et revêtement largement supérieure à celle des feuillards qui ont traversé l'installation de nettoyage électrolytique classique. EXEMPLE 2.-
<EMI ID=9.1>
en pratique du procédé conforme à l'invention avec une émulsion de lubrifiant de laminage et des conditions de recuit différentes de celles de l'exemple 1.
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
D'autre part, il a été confirmé par d'autres essais d'injection sous haute pression que, lorsque la vitesse de laminage du feuillard atteint 100 mètres/minute, le degré de propreté de la surface du feuillard est déterminé de manière univoque par l'énergie de contact du liquide indépendamment du type de liquideutilisé, comme de l'eau, un détergent ou une émulsion de lubrifiant de laminage d'une concentration inférieure à 4%.
Au cours d'une opération de laminage réelle, il est habituellement difficile, par suite des limitations de l'équipement, d'isoler l'émulsion de lubrifiant au niveau des cylindres de la dernière cage du liquide injecté sous haute pression sur la surface du feuillard devant le laminoir. Cela étant, malgré qu'une propreté souhaitée soit obtenue par l'injection sous haute pression devant le laminoir, si une émulsion de lubrifiant d'une concentration supérieure à 2,0% est utilisée au niveau de la dernière cage, bien que la quantité de poudre de métal produite par abrasion des cylindres soit réduite, la quantité d'huile fixée augmente, ce qui accroît la quantité de souillures attachées à la surface du feuillard après le laminage à froid.
Dans le cas où de l'eau ou un détergent est utilisé, une diminution de la lubrification produit davantage de poussière de métal par abrasion des cylindres, ce qui rend la propreté des surfaces du feuillard moins bonne.
Au cours de la phase de recuit illustrée sur la Fig. 1, la propreté des surfaces est largement améliorée dans tous les cas par insufflation de vapeur d'eau dans le four et maintien du point de rosée du gaz du four à environ 5[deg.]C. En particulier, la quantité de carbone résiduel mesurée par le procédé Ford est la plus faible, c'est-à-dire 1 mg/m<2>, dans le cas 5 du tableau I, cette valeur étant beaucoup meilleure que celle obtenue dans d'autres matières ayant été traitées par une installation de nettoyage électrolytique et étant en outre très satisfaisante du point de vue de la résistance à la corrosion.
En conclusion de ces résultats expérimentaux, lorsque la propreté superficielle de la bobine à charger dans le four à recuire se situe à un niveau donné ou à un niveau inférieur, par exemple lorsque la quantité d'huile et de poussière de métal fixées sur la surface est de 50 mg/m<2> ou moins, l'effet du mélange de la vapeur d'eau avec l'atmosphère de recuit est très efficace pour l'enlèvement du carbone résiduel présent sur la surface du feuillard.
Jusqu'à présent, environ une moitié des feuillards laminés à froid devait passer par l'installation de nettoyage après le laminage à froid. Cependant, suivant l'invention, le pourcentage des feuillards froids qui doivent traverser l'installation de nettoyage peut être ramené à zéro, ce qui assure une économie d'énergie importante et une réduction substantielle du coût. De plus, conformément à l'invention, le rendement de la production peut être accru d'environ 0,2% par l'amélioration de la qualité de la surface.
<EMI ID=12.1>
1.- Procédé pour produire un feuillard laminé à froid propre, caractérisé en ce que :
on injecte sous une pression élevée une émulsion de lubrifiant de laminage d'une faible concentration sur les deux faces d'un feuillard au niveau de la dernière cage d'un laminoir à froid de manière à éliminer des taches telles que de l'huile ou de la poussière de métal de la surface du feuillard;
on charge le feuillard laminé à froid à sa sortie du laminoir dans un four à recuire à caisse;
on mélange de la vapeur d'eau avec un gaz atmosphérique du four formé principalement d'azote et d'hydrogène, et
on règle le point de rosée du gaz dans le four à recuire à caisse -dans un intervalle de température prédéterminé.
Method of manufacturing a strip
clean cold rolled.
The present invention relates to a method for manufacturing a clean cold-rolled strip.
When cold rolling a steel strip, cold rolling lubricants are used, such as mineral oils, tallow, synthetic oils or similar lubricants to ensure
cooling and lubrication of the rolling rolls. Spots of cold rolling lubricant used in rolling and metal dust produced by abrasion during the rolling operation are usually fixed on the surface of a strip after cold rolling When the strip spool with its spots remaining is annealed, these spots are charred and adhere to the surface of the strip in the form of surface stains which considerably damage the surface appearance of the strip, decreasing its commercial value and considerably damaging the coating and the resistance to corrosion.
When this cold rolled strip is used as a raw material for the application of a coating, the stains which remain firmly fixed on the surface of the strip are not removed by a treatment prior to the application of the coating and form on the surface of the product sufficient defects to prevent the application of a solid coating, so that the appearance of the product is damaged and its corrosion resistance is greatly reduced. In addition, when this cold-rolled strip is used as a raw material for the application of the coating, a healthy surface coating of a material such as phosphate is not obtained, which considerably reduces the strip's ability to applying the coating.
For this reason, when high surface cleanliness is required, a cold-rolled strip has usually been cleaned superficially by a cleaning facility before being annealed. However, this cleaning installation requires additional energy, such as electricity and steam, detergents such as alkalis, consumables, such as brushes, and labor, thus increasing the total manufacturing costs.
However, during cold rolling or annealing, various methods have hitherto been used to clean the surface of a strip without the aid of a cleaning installation. However, none of them was satisfactory in terms of price or cleaning effect.
Some methods used hitherto in cold rolling to clean the surface of the strip are cited below.
(1) Detergent process.
According to this process, water or a detergent is generally injected under a pressure of
10 kg / cm <2> or less on the surface of the strip at the level of the last cage or the last pass to rid the surface of the strip of oil and metal dust.
However, the use of water is capable of causing surface defects such as rust and water stains, to hinder the lubrication of the rolling mill, to reduce the efficiency of this rolling, to make the rolling d 'thin objects difficult and to produce a large amount of metal dust causing stains.
In addition, the use of a detergent is too expensive in proportion to the effects thus obtained and gives rise to additional difficulties which reduce the lubrication of the rolling mill as well as the need to evacuate used fluid.
(2) High pressure detergent injection process.
In this process, a detergent is injected under high pressure and at a high temperature onto the surface of the strip during the final rolling. A typical example of this process is described under the title "Clean cold rolling process" in Japanese patent published n [deg.] 19682/80 According to this process while the cleaning efficiency is greatly improved, the use of water and / or detergent produces rust and reduces the lubricating properties, which leads to the generation of metal dust by abrasion and causes difficulties such as soiling after annealing.
(3) Method of cleaning the rolling mill.
In this process, the evaporation power is improved, during annealing, of a rolling lubricant emulsion used to cool and lubricate the rolling mill. According to this process, the rolling lubricant remaining on the surface of the strip is not charred during annealing, but is decomposed and evaporated to prevent any worsening of the properties of the surface of the strip. In this process, however, the cleaning effect thus obtained is weak and the lubricating properties have to be sacrificed because it is difficult to obtain a rolling lubricant emulsion which has both lubricating properties and evaporation properties during annealing.
(4) Method for cleaning the annealing gas.
According to this process, water vapor is mixed with an atmospheric gas formed mainly of gaseous N2 and gaseous H2 to make the oven gases decarburizing, in order to thus evacuate the residual carbon produced during the annealing by the fixed oil. on the surface of the strip. Typical examples of such methods are described, for example, in Japanese published patents no. [Deg.] 23817/71, 43401/73 and 18125/77. According to this method, although a gas cleaning effect is evidenced when the quantity of oil and metallic dust fixed on the surface of the material to be annealed, that is to say on the cold strip, has a certain value, for example 100 mg / m <2> or more, the effect is limited.
On the contrary, when the quantity of water vapor to be mixed is increased while the gas cleaning effect is increased, local decarburization is produced in the strip, forming qualitative defects in the product. In more detail, during a tight annealing of the box coil, the local decarburization at the inner and outer peripheral edges of the strip coil requires that the quantity of water vapor to be mixed for cleaning the gas. is limited, which does not achieve the desired cleaning effect.
The object of the invention is to provide an economical and simple method for producing a clean cold-rolled strip which is capable of subjecting a coil of cold-rolled strip to a cleaning effect equivalent to that of a conventional cleaning installation. without the latter being used, and annealing the cold rolled strip coil devoid of soiling or showing as little as possible.
The Applicant has experimentally discovered that the cleaning effect of the emulsion of rolling lubricant injected onto the surface of the strip during cold rolling depends on the pressure, the flow rate, the angle and the temperature of the injection of the lubricant emulsion and is independent of the type of lubricant if its concentration is less than 4%.
However, a satisfactory cleaning effect can be obtained by using a rolling lubricant emulsion with a concentration of around 4% in the cages other than the last one and by injecting a rolling lubricant emulsion with a lower concentration. under high pressure on the strip surface in front of the last cage.
However, as the lubricant emulsion of the same concentration used in the other cages must be used in the last cage also for the reason described above, the oil of the lubricant emulsion again fixes on the surface of the strip and alters its cleanliness. On the contrary, when a lubricant emulsion with a concentration of less than 0.5% is used, various difficulties appear such as rust, water spots, a decrease in the efficiency of rolling as a result of the decrease lubrication, the production of a large amount of metal dust as a result of the decrease in rolling efficiency and the appearance of stains due to the metal dust attached to the surface of the steel strip, as in the case where water is used in the last cage.
As the above description clearly shows, various difficulties caused by the detergent process using water or detergent can be avoided by injecting, under high pressure, an emulsion of rolling lubricant with a concentration of 0.5 at 2.0% on the surface of the strip at the entry or exit of the last stand and by injecting, under low pressure, an emulsion of rolling lubricant of the same concentration on the rolls as a lubricant.
In the high pressure detergent injection process described above, an oil separator is required to use the detergent repeatedly. In the process according to the invention, since a rolling lubricant emulsion with a low concentration of 0.5 to 2.0% is used, it is not however necessary to provide an oil separator, but it it suffices to adjust the concentration of the lubricant emulsion in the range between 0.5 and 2.0%.
The lubricant emulsion is injected, preferably at a pressure between 50 and
200 Xg / cm <2> because the cleaning effect is very bad when the injection pressure is less than 50 kg / cm <2> and, on the other hand, the cleaning effect is saturated when the pressure has a value exceeding
200 kg / cm2.
The rate of injection of the lubricant emulsion is preferably between 20 and
150 liters / minute for 100 mm width of one side of the strip. When the flow is less than 20 liters / minute, the cleaning effect is very bad and, moreover, when this flow exceeds 150 liters / minute, the cleaning effect is saturated and the water discharge leaves a lot to be desired.
In the process according to the invention, the clean cold-rolled strip obtained in the manner described above is loaded into a sealed oven.
<EMI ID = 1.1>
atmospheric mainly comprising nitrogen (N2)
<EMI ID = 2.1>
75% N2 and 25% H2) and mixed with steam. The oven gas dew point is set between
<EMI ID = 3.1>
the cleaning effect is bad and, on the contrary,
<EMI ID = 4.1>
local occurs in the strip.
In the process according to the invention, since the contamination of the strip is kept at a very low level, it is not necessary to mix a large amount of water vapor for cleaning the gas and therefore no decarburization local is produced during annealing.
In the accompanying drawings:
Fig. 1 is a schematic view of the construction of a cold rolling mill making it possible to obtain a cold rolled strip coil, to which the method according to the invention is applied;
Fig. 2 is a view equivalent to that of
-Fig. 1, showing part of a variant of the process according to the invention, and FIG. 3 is a schematic view of the construction of a box type annealing oven intended to carry out the process according to the invention.
A method for producing a clean cold rolled strip coil will be described with reference to FIG. 1. Fig. 1 illustrates the schematic construction of a continuous cold rolling mill with five conventional quarto cages in which an emulsion of rolling lubricant with a relatively high concentration of 3 to 5% is supplied from the first tank 3 to the first four cages 1 and 2. The used lubricant emulsion from these cages is received by a plate 4 and is collected by the first tank 3 for recycling.
At the last or fifth cage 5, an emulsion of lubricant with a low concentration of 0.5 to 2.0% is supplied to the cylinders from the second tank 6 via a low pressure pump 7 and d injection nozzles 8. In addition, the lubricant emulsion from the second reservoir 6 is injected under high pressure on both sides of a strip 11 by means of a high pressure pump 9 and injection nozzles 10. The injection nozzles 10 can be on the inlet side (Fig. 1) or on the outlet side (Fig. 2) of the fifth cage, but they are preferably arranged on the side of Entrance. The lubricant emulsion used is received by a plate 12 and is collected by the second tank 6 for recycling.
A cold strip coil 13 thus obtained is loaded into an annealing furnace of the current box type 14 in which an atmospheric gas comprising mainly H2 and N2 as well as water vapor is introduced by an inlet light and is discharged in the form of an exhaust gas through an outlet light.
The dew point in the annealing oven is set as described below. That is to say that an instrument for measuring the dew point 16 is fixed to an exhaust gas pipe 15 communicating with the annealing oven 14. A detection signal
<EMI ID = 5.1>
dew is applied to an adder 17 for comparison with a set value and a correction signal is applied to a flow control valve
19 disposed in a water supply line 18 to govern the amount of water vapor to be supplied.
Some examples of the process according to the invention will now be described below.
EXAMPLE l.-
1. Dimensions of the starting material
2.8 mm thick x 1200 mm wide.
2. Dimensions of the finished material
0.7 mm thick x 1200 mm wide.
3. Cold rolling
(1) 9% thickness reduction (in the
fifth cage).
(2) Rolling speed 1400 meters / minute.
(3) First to fourth cage
Laminating cylinders are shiny cylinders
A mineral lubricant emulsion with a concentration of 3% is used.
(4) Fifth cage
The laminating cylinders used are mat cylinders.
A mineral lubricant emulsion with a concentration of 0.8% is used.
(5) Low pressure injection into the
fifth cage (for cylinder lubrication)
Pressure: 10 kg / cm2
<EMI ID = 6.1>
Flow rate: 4000 liters / minute
(6) High pressure injection into the
fifth cage (to clean the surface of the strap)
Pressure: 100 kg / cm <2>
Temperature: 50 [deg.] C
Flow rate: 50 liters / minute (100 mm width on one side)
Injection nozzle: Sector nozzle
Injection angle 30 [deg.] Torsion angle 30 [deg.] Angle of inclination of the nozzle: 60 [deg.] By
relative to the direction in which the strip moves Distance between injections: 300 mm
4. Watertight batch annealing conditions.
Water vapor is blown into the atmospheric gas formed mainly of N2 and H2 gas and the dew point
<EMI ID = 7.1>
The equalization temperature is 670 [deg.] C and the annealing period is 15 hours. The blowing in of steam begins at the start of the equalization period and stops when the coil temperature reaches 500 ° C during cooling after equalization.
5. Result -
The amount of soils comprising oil and metal dust fixed on the surface of the strip after cold rolling is 540 mg / m <2>. After annealing the strip coil, a friction test using a filter paper reveals that the strip is cleaner than those which have passed through a conventional electrolytic cleaning installation. Ford process test shows how much carbon remains on the surface
<EMI ID = 8.1>
of the product demonstrates that it is free from, for example, rust or water spots.
In addition, the strip does not show any local decarburization after annealing and has a resistance to corrosion after chemical treatment and coating much greater than that of the strips which have passed through the conventional electrolytic cleaning installation. EXAMPLE 2.-
<EMI ID = 9.1>
in practice of the process according to the invention with an emulsion of rolling lubricant and annealing conditions different from those of Example 1.
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1>
On the other hand, it has been confirmed by other high pressure injection tests that, when the strip rolling speed reaches 100 meters / minute, the degree of cleanliness of the strip surface is unequivocally determined by the contact energy of the liquid regardless of the type of liquid used, such as water, detergent or a rolling lubricant emulsion with a concentration of less than 4%.
During an actual rolling operation, it is usually difficult, due to the limitations of the equipment, to isolate the emulsion of lubricant at the cylinders of the last cage from the liquid injected under high pressure on the surface of the strip in front of the rolling mill. This being so, despite a desired cleanliness being obtained by high pressure injection in front of the rolling mill, if a lubricant emulsion of a concentration greater than 2.0% is used at the level of the last stand, although the quantity of metal powder produced by abrasion of the rolls is reduced, the quantity of fixed oil increases, which increases the quantity of stains attached to the surface of the strip after cold rolling.
In the case where water or a detergent is used, a reduction in lubrication produces more metal dust by abrasion of the cylinders, which makes the surfaces of the strip less clean.
During the annealing phase illustrated in FIG. 1, the cleanliness of the surfaces is greatly improved in all cases by blowing water vapor into the oven and maintaining the dew point of the oven gas at about 5 [deg.] C. In particular, the amount of residual carbon measured by the Ford method is the lowest, that is to say 1 mg / m <2>, in the case of Table I, this value being much better than that obtained in other materials which have been treated by an electrolytic cleaning installation and which are also very satisfactory from the point of view of corrosion resistance.
In conclusion from these experimental results, when the surface cleanliness of the coil to be loaded in the annealing furnace is at a given level or below, for example when the quantity of oil and metal dust fixed on the surface is 50 mg / m <2> or less, the effect of mixing water vapor with the annealing atmosphere is very effective in removing the residual carbon present on the surface of the strip.
Up to now, around half of the cold-rolled strips have had to pass through the cleaning plant after cold-rolling. However, according to the invention, the percentage of cold strips which must pass through the cleaning installation can be reduced to zero, which ensures significant energy savings and a substantial reduction in cost. In addition, in accordance with the invention, the production yield can be increased by about 0.2% by improving the quality of the surface.
<EMI ID = 12.1>
1.- Process for producing a clean cold-rolled strip, characterized in that:
a low concentration emulsion of rolling lubricant is injected under high pressure on both sides of a strip at the last stand of a cold rolling mill so as to remove stains such as oil or metal dust from the surface of the strip;
the cold-rolled strip is loaded at its exit from the rolling mill in a box annealing oven;
water vapor is mixed with an atmospheric gas from the oven formed mainly of nitrogen and hydrogen, and
the dew point of the gas in the box annealing oven is adjusted - within a predetermined temperature interval.