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.