"Procédé d'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés" La présente invention a trait à un procédé d'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés du type à structure 100 , qui se laisse facilement magnétiser dans la direction de laminage, et, en particulier, à un procédé de chauffage de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique laminé à froid jusqu'à son épaisseur définitive et soumis
à un premier recuit ou recuit de recristallisation primaire, suivi d'un deuxième recuit ou recuit de finissage (recuit de recristallisation secondaire), appliqué en vue de l'obtention de feuillard ou de tôle d'acier électrolytique à grains orientés.
On sait que le procédé traditionnel pour l'élaboration
de tôle d'acier au silicium à grains orientés comporte généralement un traitement thermique de la tôle d'acier au silicium enroulée dans un four à caisse en guise de recuit de finissage. Le four de recuit employé à cet effet comporte une plaque de base
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1 à soumettre au traitement de recuit de finissage, ainsi qu'une enveloppe intérieure 3 entourant la bobine 1, une enveloppe exté-
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ments chauffants électriques, à savoir un élément chauffant 5 prévu au plafond de l'enveloppe extérieure 4, un élément chauffant 6 prévu à la paroi latérale de cette dernière et un élément
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ments chauffants sont arrangés de manière à chauffer la bobine 1 tout autour et d'en assurer un chauffage aussi uniforme que possible. Ce four de recuit est représenté schématiquement par la figure 1 des dessins annexés. La figure 2 des dessins annexés montre la répartition de la température mesurée après trois temps de chauffage différents entre les extrémités supérieure et inférieure de la bobine 1 recuite dans un four à caisse du genre concerné, c'est-à-dire la répartition de la température suivant la ligne tracée en trait mixte dans la figure 1. Comme le montre la représentation graphique de la figure 2, la caisse de recuit concernée assure une répartition assez uniforme de la température entre les extrémités supérieure et inférieure de la bobine, donc suivant une ligne perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tôle, et cela avec un
gradient de température relativement faible et même nul.
Les propriétés magnétiques d'une tôle d'acier au silicium
à grains orientés, obtenue par un tel chauffage relativement uniforme dans un four de recuit en caisse du genre concerné, c'est"à-dire, en particulier, la densité de flux magnétique du métal, ont été contrôlées. Or, les résultats des mesures de contrôle ainsi effectuées montrent que même une tôle d'acier au silicium connu accusant une haute densité de flux magnétique n'a qu'une valeur Bg réduite, par exemple égale à 1,92T, et donc nettement inférieure à la valeur théorique maximum d'environ 2,04T pour de la tôle d'acier au silicium ordinaire contenant 3% de silicium,
de sorte que cet acier demande une forte amélioration.
Dans la demande de bevet japonaise n[deg.] 20154/1981 est décrit un procédé de fabrication de tôle d'acier au silicium à grains orientés accusant une haute densité de flux magnétique. Selon
ce procédé, de la tôle d'acier au silicium laminée à froid jusqu'à son épaisseur définitive et recuite en vue d'une première recristallisation est soumise à un nouveau recuit pour compléter sa recristallisation avec un gradient de température d'au moins 2[deg.]C par centimètre de la largeur ou de la longueur de la tôle dans un domaine de température situé entre les températures de recristallisation primaire et secondaire. En d'autres termes ladite demande de brevet japonaise préconise le maintien d'un certain gradient de température par unité de largeur ou de longueur d'une partie appropriée d'une tôle d'acier passant par un domaine
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est chauffée à sa température de recuit de finissage appliqué en vue de sa recristallisation secondaire. Une température spéciale située dans le susdit domaine de température spécifique est une température dite spécifique.
Or, la présente invention a pour objet un procédé industriel réglable et précis pour le chauffage de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique laminé à froid, jusqu'à son épaisseur définitive et recuit en vue de sa recristallisation primaire, chauffage effectué en vue du recuit de finissage servant à l'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés.
Conformément au procédé préconisé par la présente invention, le recuit du feuillard ou de la tôle d'acier appliqué en vue de la recristallisation secondaire du métal s'effectue surtout par chauffage d'une extrémité ou des deux extrémités opposées (extrémités supérieure et inférieure) d'une bobine de feuillard ou d'une extrémité ou des deux extrémités opposées d'une pile de tôles.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante, donnée avec référence aux dessins annexés, où la figure 1 représente de manière schématique une coupe verticale d'un four en forme de caisse de type connu pour le recuit de finissage de feuillard d'acier au silicium; la figure 2 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur d'un feuillard recuit dans le four selon la figure 1; la figure 3 représente une vue schématique du four en question servant à illustrer le principe fondamental de l'invention; la figure 4 est un diagramme représentant en fonction du temps la répartition de la température suivant la largeur d'un feuillard d'acier enroulé en forme de bobine, chauffé par application de chaleur à l'une des extrémités de la bobine;
la figure 5 est un diagramme représentant un gradient de température suivant la largeur du feuillard à une température spécifique et une vitesse de chauffage déterminées, dérivées des courbes de répartition de température de la figure 4; la figure 6 est un diagramme représentant la variation dans un champ de répartition de température à gradient de température constant sur toute la largeur du feuillard à une température spécifique; la figure 7 est un diagramme représentant une courbe de chauffage (température en fonction du temps) illustrant un mode de chauffage qui se prête au chauffage d'une des extrémités de la bobine de feuillard concernée, effectuée pour réaliser la répartition de température représentée par la figure 6;
la figure 8 est un diagramme représentant une courbe de chauffage (température en fonction du temps) illustrant un mode de chauffage qui se prête au chauffage de l'autre extrémité de la
bobine de feuillard concernée, effectué pour réaliser la répartition de température représentée par la figure 6 (ligne verticale A) ; la figure 9 est un diagramme représentant la variation de la répartition de la température suivant la largeur du feuillard lorsque le chauffage d'une des extrémités de la bobine de feuillard commence à une température plus basse; la figure 10 représente de manière schématique un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention; la figure 11 représente de manière schématique une exécution modifiée du dispositif selon la figure 10; la figure 12 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur de la bobine de feuillard concernée chauffée dans une seule direction de la manière illustrée
par la figure 10; la figure 13 représente de manière schématique le chauffage des côtés intérieur et extérieur de la bobine de feuillard concernée de la manière illustrée par la figure 10; la figure 14 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur de la bobine de feuillard
chauffée à ses côtés extérieur et intérieur; la figure 15 est un diagramme illustrant l'effet obtenu par refroidissement de la plaque de base du dispositif représenté par la figure 11; la figure 16 représente de manière schématique un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l' invention; la figure 17 représente de manière schématique un troisième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 18 représente de manière schématique la position abaissée d'un élément annulaire et d'un élément cylindrique dans l'appareil représenté par la figure 17; la figure 19 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur du feuillard chauffé dans le dispositif selon la figure 17;
' la figure 20 représente de manière schématique un quatrième
mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
les figures 21(a) et 21(b) représentent de manière schématique un cinquième mode de mise en oeuvre de l'invention; la figure 22 représente de manière schématique une pile de tôles d'acier disposée entre deux inducteurs de flux magnétique transversal; la figure 23 représente un montage dans lequel deux groupes de petits inducteurs de flux magnétique transversal sont disposés en étroite relation mutuelle autour des périphéries intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier; la figure 24 représente un montage dans lequel deux groupes de petits inducteurs de flux magnétiques transversal sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre autour des périphéries intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier; la figure 25 représente de manière schématique une vue d'en dessus du montage représenté par la figure 24;
la figure 26 est une vue illustrant de manière schématique une application de l'invention au traitement thermique d'un bobine de feuillard d'acier dans un four tournant; et la figure 27 est une vue illustrant de manière schématique une application de l'invention au traitement thermique d'une pile de tôles d'acier.
L'invention est maintenant décrite en détail dans les lignes qui suivent par description de plusieurs exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention appliqué au traitement thermique d'une bobine de feuillard d'acier, bien qu'il se prête aussi bien au traitement thermique d'une pile de tôles d'acier.
Le principe fondamental de l'invention est exposé ci-après à l'aide de la figure 3, qui est une vue partielle en perspective partiellement en coupe, d'un four de recuit du type à caisse.
Ce four est muni d'une paire de couches d'isolation thermique
31 en laine céramique ou un autre calorifuge approprié, recouvrant les surfaces périphériques intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier 32, ainsi que d'une enveloppe intérieure 34, d'une plaque de base 36, d'un élément chauffant 33 disposé audessus de l'enveloppe intérieure 34, et d'une enveloppe extérieure 35. Les extrémités supérieure et inférieure de la bobine 32
ne sont pas calorifugées. Lorsque la bobine 32 est chauffée par le haut à son extrémité supérieure par l'élément chauffant 33, elle présente sur toute sa hauteur, c'est-à-dire suivant la largeur du feuillard, une répartition de température, dont l'évolution en fonction de la durée du traitement thermique est représentée par les courbes de la figure 4.
La variation de la température suivant l'épaisseur de paroi
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de la bobine est négligeable si les surfaces périphériques intérieure et extérieure sont dûment calorifugées.
La figure 5 est une représentation graphique dérivée des courbes de la figure 4 et représentant le gradient de température et la vitesse de chauffage sur toute la hauteur de la bobine à une température spécifique. Il ressort de cette figure 5 que, si le gradient de température spécifique a une limite inférieure indiquée par la flèche A tandis que la vitesse de chauffage a également une limite inférieure indiquée par la flèche B, une zone indiquée par la flèche C et des traits obliques définit une zone pour la hauteur de la bobine, c'est-à-dire pour la largeur du feuillard, qui satisfait aux conditions spécifiques imposées à la variation du gradient de température et de la vitesse de chauffage.
Bien que le procédé de chauffage selon l'invention se prête à de nombreuses modifications concernant sa mise en oeuvre, un haut degré de précision et de fiabilité peut être atteint en l'appliquant de la manière décrite ci-après.
Si l'augmentation de la température de l'extrémité de la bobine 32, à laquelle celle-ci est chauffée dans le four selon la figure 3, s'effectue suivant une loi spécifique, il est possible d'assurer que la bobine passe à tout niveau de sa hauteur par une température spécifique en maintenant le gradient de température et la vitesse de chauffage pratiquement constants indépendamment de la distance du niveau de l'extrémité concernée de la bobine, comme le montre la figure 6. Cette figure 6 représente l'évolution de la répartition de la température en fonction de la durée du traitement thermique sur toute la hauteur d'une bobine de feuillard relativement large, chauffée à l'une
de ses extrémités suivant une loi spécifique représentée par la courbe de la figure 7 et dépendant des propriétés physiques de la bobine.
Si le feuillard est moins large et a, par exemple, une largeur de 230 mm indiquée par la ligne verticale A dans la figure 6, et si la bobine est chauffée à l'une de ses extrémités suivant la loi représentée par la courbe de la figure 7, cette ligne verticale A indique l'élévation de la température de l'autre extrémité de la bobine au fur et à mesure que se poursuite le traitement thermique dans le four. Cette élévation de la température
de l'autre extrémité de la bobine est représentée par la couche de la figure 8. Il est ainsi possible d'assurer qu'un feuillard d'une largeur de 230 mm passe dûment par une température spécifique sur toute sa largeur avec un gradient de température et une augmentation de température constants, tout comme un feuillard plus large, si la bobine est chauffée à l'une de ses extrémités suivant la loi représentée par la courbe de la figure 7, et chauffée ou refroidie de manière que la température de l'autre extrémité de la bobine évolue suivant la loi représentée par la courbe de la figure 8.
La figure 9 représente l'évolution de la répartition de la température sur toute la hauteur de la bobine en fonction de la durée du traitement thermique lorsque le chauffage de la bobine à l'une de ses extrémités commence à une température plus basse. Bien que le chauffage de la bobine s'effectue dans les mêmes conditions que celles représentées par la figure 6, sa température s'élève moins rapidement. D'où la possibilité de régler la vitesse d'augmentation de la température dans une bobine par variation de la température initiale, c'est-à-dire de la température à laquelle commence le chauffage de la bobine, et cela quelle que soit la loi suivant laquelle s'effectue le chauffage de la bobine à l'une de ses extrémités. La figure 10 représente à titre d'exemple un dispositif destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon la présente invention.
Ce dispositif comporte deux couches de laine céramique ou d'un autre calorifuge approprié 112, qui recouvrent les surfaces intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier 111, une enveloppe intérieure 113, un corps de four 114, un élément chauffant supérieur 115, tel que, par exemple, une résistance spiralée chauffante, une plaque de base 123 à haute conductibilité thermique, un serpentin de refroidissement 116 disposé sous ladite plaque de base 123, des détecteurs de température 117a, 117d, 117b
et 117c servant à mesurer la température de la bobine à ses deux extrémités et en des points intermédiaires de sa hauteur, un système 118 pour le réglage de la température de la bobine, un dispositif 119 pour le réglage de l'alimentation de l'élément chauffant
115, un dispositif 120 pour le réglage du débit de l'agent frigorifique, un élément chauffant inférieur 121, tel que, par exemple, une résistance spiralée chauffante disposée sous ledit serpentin de refroidissement 116, et un dispositif 122 pour le réglage de l'alimentation de l'élément chauffant 121.
Le chauffage de la bobine 111 s'effectue généralement à l'aide de l'élément chauffant supérieur 115, qui en chauffe l'extrémité supérieure, dont la température est mesurée par le détecteur
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réglée par le dispositif 119 de manière que la température de l'extrémité supérieure de la bobine s'élève suivant la loi représentée par la courbe de la figure 7. La température régnant à l'extrémité inférieure de la bobine est mesurée par le détecteur
117d et réglée par réglage de l'alimentation de l'élément chauffant 121 au moyen du dispositif 122 ou bien par réglage de débit de l'agent frigorifique dans le serpentin 116 au moyen du dispositif 120, tout cela de manière que cette température évolue suivant la courbe représentée par la figure 8. Les températures régnant aux points intermédiaires de la hauteur de la bobine 111
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détectées sont employées pour corriger l'évolution des températures aux extrémités supérieure et inférieure de la bobine pour la rendre conforme aux lois représentées respectivement par les courbes des figures 7 et 8 en vue d'un traitement thermique dûment réglé de la bobine 111. Tous ces réglages pourront s'effectuer par des techniques connues sous la commande du système de réglage à ordinateurs 118.
Le feuillard ou la tôle d'acier électromagnétique est, en vue de son recuit de finissage par le procédé de l'invention décrit dans les lignes précédentes, chauffé de manière que tous les points de son profil transversal ou longitudinal passent par la zone intermédiaire entre les domaines de températures de recristallisation primaire et secondaire avec un gradient de température déterminé dans le but de le transformer en du feuillard ou de la tôle d'acier électromagnétique à grains orientés et accusant une haute densité de flux magnétique, par orientation appropriée des grains formés par recristallisation secondaire.
Il y a toutefois lieu de souligner que l'application du procédé décrit dans les lignes précédentes et basé sur le chauffage unilatéral de feuillard embobiné ou de tôles empilées impose une certaine limitation à la largeur du feuillard ou de la tôle à traiter par ce procédé. En effet, si la largeur du feuillard ou de la tôle dépasse une certaine limite, il est difficile d'obtenir de l'acier électromagnétique de qualité uniforme, c'est-àdire à propriétés magnétiques suffisamment constantes sur toute la largeur et toute la longueur du feuillard ou de la tôle.
Ce problème est résolu par un deuxième aspect de l'invention, prévoyant un apport supplémentaire de chaleur aux surfaces intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard ou aux surfaces supérieure et inférieure d'une pile de tôles et permettant ainsi le chauffage d'une zone sensiblement plus grande entre l'extrémité de la bobine ou de la pile de tôles soumise au chauffage principal et l'autre extrémité de la bobine ou de la pile.
Ce deuxième aspect de l'invention est décrit en détail dans les lignes qui suivent par la description d'une exemple de mise en oeuvre donnée avec référence aux dessins annexés.
Exemple 1
Comme le montre la figure 11, une bobine 221 de feuillard d'acier électromagnétique est disposée sur une plaque de base
222 et un corps cylindrique calorifuge 226 est introduit dans la bobine, autour de laquelle est disposé un corps annulaire 225 d'une matière calorifuge. La masse de matière calorifuge cylindrique 226 introduite dans la bobine a un diamètre extérieur
qui est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la bobine pour faciliter son déplacement axial dans la bobine en vue de son introduction ou son extraction. La masse de matière calorifuge
225 a un diamètre intérieur qui est un peu plus grand que le dia-mètre extérieur de la bobine pour faciliter son montage ou démontage par coulissage axial. L'extrémité inférieure de la masse de matière calorifige 226 est reliée par l'entremise d'une tige de connexion 229 à un dispositif de commande 230, tel que, par exemple, le piston d'un cylindre hydraulique, tandis que l'extrémité inférieure de la masse de matière calorifuge 225 est reliée par l'entremise de tiges de connexion 227 à des dispositifs de commande 228, tels que, par exemple, des pistons de cylindres hydrauliques.
Ces dispositifs de commande 228 et 230 servent au déplacement axial respectivement de la masse 225 à l'intérieur et de la masse 226 à l'extérieur de la bobine. Le dispositif selon la figure 11 comporte en outre une enveloppe intérieure 223, une enveloppe extérieure 224, un élément chauffant électrique ou un brûleur 231 disposé sous le plafond de l'enveloppe extérieure
224, un élément chauffant électrique ou un brûleur 232 fixé à la paroi latérale de l'enveloppe extérieure 224, et un dispositif de refroidissement 233.
L'extrémité supérieure de la bobine 221 se trouve dans le même plan que les extrémités supérieures des corps calorifuges
225 et 226, comme le montre la figure 11, ou bien les extrémités supérieures de ces deux corps 225 et 226 se trouvent à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure de la bobine 221. Un
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de la bobine 221 à l'aide de l'élément chauffant plafonnier 231. La présence des corps calorifuges 225 et 226 évite la transmission d'un nombre appréciable de calories le long de la paroi supérieure
(horizontale dans la figure 11) de la bobine, de sorte que la
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supérieure et s'écoule dans une seule direction de l'extrémité supérieure vers l'extrémité inférieure de la bobine. C'est le stade de chauffage dit unidirectionnel. Au début de ce stade de chauffage unidirectionnel, la bobine ne doit pas nécessairement se trouver à la température ambiante, mais peut être préchauffée à une température quelconque inférieure à un domaine de température spécifique.
Au stade de chauffage unidirectionnel, l'extrémité supérieure de la bobine 221 est chauffée plus rapidement par l'apport de chaleur Q 1 que les autres parties de la bobine, ce qui crée un gradient de température suivant la hauteur de la bobine, c'est-àdire suivant la largeur du feuillard embobiné. Lorsque le chauffage de la bobine continue, le domaine de température spécifique se déplace graduellement vers le bas vers l'extrémité inférieure de la bobine et la température de la bobine considérée dans son ensemble s'élève graduellement. Ce phénomène est illustré par les courbes de la figure 12, qui montrent comment varie la répartition de la température suivant la hauteur de la bobine au fur et à mesure que se prolonge la période de chauffage.
Il ressort clairement de la figure* 12 que dans la bobine règne un gradient de température au stade de chauffage unidirectionnel.
Il y a toutefois lieu d'observer que l'élévation de la température de l'extrémité supérieure de la bobine est limitée par la nécessité d'éviter tout risque de détérioration de la mince couche vitreuse à la surface du feuillard ou de la tôle d'acier, de sorte qu'il y a lieu de fixer une température limite 62 au-delà de laquelle tout chauffage de la partie supérieure de la bobine doit être évité. Si le chauffage unidirectionnel de la bobine est con-
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rature, la température de la bobine accuse une répartition suivant la hauteur, représentée, par exemple, par la courbe 60H de la figure 12, qui a trait à la répartition de la température après 60 heures de chauffage.
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tion de température obtenue quand l'extrémité supérieure de la bobine se trouve encore à une température inférieure à la limite
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pêche l'élaboration d'un acier électromagnétique doté des propriétés magnétiques désirées.
Par conséquent, il est nécessaire d'abaisser les corps calorifuges 225 et 226 pour découvrir les parties supérieures des surfaces intérieure et supérieure de la bobine 221, voisines de <EMI ID=13.1>
son extrémité supérieure (figure 13), avant que la bobine accuse une répartition de température correspondant à celle représentée
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l'extrémité supérieure de la bobine 221, les parties ainsi découvertes des surfaces extérieure et intérieure de la bobine
(figure 13) reçoivent respectivement des calories supplémentaires
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de ces parties découvertes, qui accuse ainsi une répartition du genre de celle représentée par la courbe B de la figure 14, différente de la répartition représentée par la courbe B', qui serait la répartition obtenue en continuant le chauffage unidirectionnel sans apport supplémentaire de chaleur. Le gradient de
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que le gradient (d9/dx) , dérivé de la courbe B' et convient donc manifestement à l'amélioration des propriétés magnétiques de l'acier.
Les masses calorifuges 225 et 226 sont graduellement abaissées au fur et à mesure que se poursuit le traitement thermique, de manière à augmenter graduellement les parties découvertes
des surfaces extérieure et intérieure de la bobine, dont la température monte rapidement par chauffage supplémentaire, de sorte que la répartition de la température suivant la hauteur de la bobine évolue selon les courbes C, D et E de la figure 14, qui sont de forme analogue à la courbe B. Si les parties soumises
au chauffage supplémentaire ne sont pas graduellement agrandies par abaissement des masses calorifuges, la température de la bobine accuse une répartition du genre représenté par la courbe C' ou D', qui définit un gradient de température plus faible au point où elle coupe l'horizontale correspondant à la température spéci-
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de température relativement élevé. La période pendant laquelle
la bobine subit le chauffage supplémentaire décrit dans les lignes précédentes et illustré par la figure 13 s'appele ci-après période ou stade de chauffage latéral.
Au stade de chauffage latéral, le chauffage supplémentaire de la bobine permet la réalisation sur toute la hauteur de la bo- <EMI ID=18.1>
bine d'une répartition de la température selon une courbe de forme analogue à celle de la courbe B, C, D ou E de la figure 14, quelle que soit la durée du traitement thermique. Le procédé de chauffage ici décrit se prête donc à la création d'un gradient de
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et, par conséquent, à un traitement thermique conférant à la bobine de feuillard d'acier les propriétés magnétiques requises sur
toute sa hauteur.
L'emploi du dispositif de refroidissement 233 se montre particulièrement efficace pour la création de n'importe quel gradient de température désiré. Ce dispositif de refroidissement
se compose par exemple d'un serpentin parcouru par un fluide frigorifique approprié, tel que l'azote. En l'absence de refroidissement, l'isolation thermique de la plaque de base permet, en théorie, l'obtention d'un gradient de température d6/dx égal à zéro
(courbe A de la figure 15), avec risque d'annulation de l'effet attendu du procédé selon l'invention. D'autre part, le refroidissement de la plaque de base 222 donne lieu à la création d'un gradient de température relativement élevé, comme le montre la cour- be B de la figure 15, et contribue ainsi à augmenter l'efficacité
et à élargir les possibilités d'application du procédé selon l'invention.
Exemple 2
La figure 16 représente de manière schématique un four comportant une plaque de base 342 qui porte une bobine de feuillard d'acier 34l, une enveloppe intérieure 343, une enveloppe extérieure 344 et un élément chauffant 345, tel qu'un élément chauffant électrique ou un brûleur à mazout, monté sous le plafond de l'enveloppe extérieure 344. L'enveloppe intérieure 343 se trouve tout près de la surface périphérique extérieure de la bobine 341. Dans l'espace entre les parois latérales de l'enveloppe intérieure 343
et de l'enveloppe extérieure 344 est monté un groupe d'éléments chauffants latéraux 346/1 à 346/4, séparés par des parois calori- fuges 347. Ces éléments chauffants regardent la surface périphé-
rique extérieure de la bobine 341 sur toute sa hauteur. Il va sans dire que, dans la pratique, le nombre de ces éléments chauffants latéraux, destinés à chauffer la surface extérieure de la bobine .
ne se limite pas nécessairement à quatre, mais peut être plus grand ou plus petit, à condition d'être au moins égal à deux. Dans l'espace central creux de la bobine est montée une pluralité d'éléments chauffants 350/1 à 350/4 destinés à chauffer la surface intérieure de la bobine et séparés par des parois calorifuges
351. Il va de soi que le nombre de ces éléments chauffants destinés à chauffer la surface intérieure de la bobine -ne se limite pas nécessairement à quatre, mais peut être plus grand ou plus petit, à. condition d'être au moins égal à deux.
Des thermocouples 348/1 à 348/4 servent à détecter la température desdits éléments chauffants destinés à chauffer la surface extérieure de la bobine et à transmettre les signaux de température correspondants à une unité de réglage qui règle la température des divers éléments chauffants, tandis que des thermocouples
349/1 à 349/4, prévus pour la bobine 341, sont alignés horizontalement par rapport aux susdits thermocouples 348/1-348/4 pour le contrôle de la température des éléments chauffants de la surface extérieure de la bobine.
Il est à noter que tous ces thermocouples sont superflus lorsque l'installation est équipée d'un système de programmation définissant toutes les températures de la bobine et leur évolution par exemple par des* opérations digitales au moyen d'une calculatrice électronique.
Un premier chauffage s'effectue à l'aide de l'élément chauffant plafonnier 345 chargé du chauffage de l'extrémité supérieure de la bobine 341. L'espace creux central de la bobine 341 est fermé par une plaque calorifuge 352 et seule une fente étroite est prévue entre la surface périphérique extérieure de la bobine
341 et les parois latérales des enveloppes intérieure et extérieure 343 et 344,*de sorte que seule une faible partie de la chaleur fournie par ledit élément chauffant plafonnier 345 est transmise suivant l'épaisseur de paroi de la bobine 341, qui est ainsi soumise à un chauffage unidirectionnel conformément à la représentation graphique de la figure 12.
Si, à ce stade de chauffage unidirectionnel, les températures de la bobine et de l'élément chauffant sont constamment contrôlées et réglées pour éviter toute différence de température entre la bobine et l'élé-ment chauffant, la transmission de chaleur le long de la paroi
de la bobine est diminuée davantage et le chauffage unidirectionnel est sensiblement amélioré, avec création d'un gradient de température suivant la hauteur de la bobine. si le thermocouple
349/1 signale pour la température de la bobine une valeur supé-
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ments chauffants correspondants 346/1 et 350/1 sont réglées de manière à dépasser la température de la bobine détectée par le thermocouple 349/1.
Dans ces conditions, la partie de la bobine contrôlée par
le thermocouple 349/1 subit un chauffage supplémentaire effectué par les éléments chauffants 346/1 et 350/1. Il s'agit de chauffage superficiel latéral du genre décrit dans l'exemple 1. Ce chauffage latéral provoque une élévation brusque de la température signalée par le thermocouple 349Zl, tandis que les thermocouples 349/2 à 349/4 ne signalent qu'une faible augmentation
de la température aux points correspondants, par suite du fait que la température des éléments chauffants concernés est réglée de manière à être égale à la température de la bobine. Il s'ensuit une différence sensible de la vitesse d'augmentation de la température entre les extrémités supérieure et inférieure de la bobine avec création d'un gradient de température suivant la hauteur de la bobine. La répartition de température ainsi obtenue est représentée par la courbe B de la figure 14.
La répartition de la température obtenue sans chauffage latéral est représentée par la courbe B' de la figure 14. Le gradient
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chauffage latéral est plus grand que celui obtenu sans chauffage latéral et de ce fait favorable pour améliorer les propriétés magnétiques du métal.
Ensuite, dès que la température de la bobine détectée par le
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pérature des éléments chauffants 346/2 et 350/2 est haussée pour chauffer les surfaces de la bobine au niveau 349/2. La température de ces parties soumises au chauffage latéral s'élève rapidement avec, comme conséquence, la création d'un haut gradient de température à partir de la partie inférieure de la bobine.
�
1
Comme le chauffage latéral de la bobine s'étend graduellement vers sa partie inférieure, la bobine accuse une répartition de
la température selon sa hauteur du genre de celle représentée
par la courbe c, D ou E de la figure 14. Il est ainsi possible, tout comme dans le cas illustré par l'exemple 1, de créer un gradient de température constant à la température spécifique 9 0 sur toute la hauteur de bobine et de conférer ainsi à tout le feuillard enroulé les propriétés magnétiques requises.
Exemple 3
La figure 17 représente une bobine de feuillard d'acier 461, disposée sur une plaque de base 462 et entourée d'une enveloppe extérieure 463. Une chambre de refroidissement annulaire 464 se trouve à faible distance radiale de la surface périphérique extérieure de la bobine 461 et est surmontée d'une masse annulaire de matière calorifuge 465. La chambre de refroidissement 464 et la masse de matière calorifuge 455 forment une structure annulaire intégrale qui enveloppe totalement la surface périphérique extérieure de la bobine 461 et est à son tour enveloppé d'une couche de matière calorifuge 466. Cette structure annulaire est reliée par des tiges de connexion 467 à des éléments de commande 468, tels que des pistons hydrauliques, en vue de leur translation verticale axiale par rapport à la bobine 461.
Une chambre de refroidissement cylindrique 469, disposée dans l'espace creux central de la bobine 461 à faible distance radiale de la surface périphérique intérieure de cette dernière, peut se déplacer verticalement selon l'axe de la bobine. Une masse cylindrique d'une matière calorifuge 470 surmonte cette chambre de refroidissement avec laquelle elle forme une structure cylindrique intégrale, qui est reliée par une tige de connexion 471 à un élément de commande 472, tel qu'un piston hydraulique, en vue de sa translation verticale selon l'axe de la bobine, comme le représente la figure
18. Un élément chauffant 473, tel qu'un élément chauffant électrique ou un brûleur à mazout, est monté sous le plafond de ladite enveloppe extérieure 463, tandis qu'un élément chauffant 474 est fixé à la paroi latérale de cette dernière en regard de la surface périphérique extérieure de la bobine 461. Un autre élément chauffant 475 est disposé sous la plaque de base 462 et un dispo-sitif de refroidissement, tel qu'un serpentin de refroidissement, est prévu sous l'élément chauffant 475.
La bobine 461 est d'abord chauffée à partir de la température ambiante jusqu'à un niveau inférieur à la température spécifique
60' Les structures annulaire et cylindrique sont alors abaissées par les dispositifs de commande 468 et 472 de manière à découvrir entièrement la bobine 461, comme le montre la figure 18. La bobine 461 est ainsi entièrement chauffée par l'élément chauffant plafonnier 473, l'élément chauffant 474 de la paroi latérale et l'élément chauffant inférieur 475. Tout cela s'effectue sans problèmes par suite du fait que la bobine 461 est chauffée jusqu'à une température inférieure à la température spécifique 8 et que l'absence d'un gradient de température suivant la hauteur de la bobine n'a pas d'influence sur les propriétés magnétiques de l'acier.
Le chauffage simultané de toutes les parties de la bobine présente l'avantage d'une réduction sensible du temps de chauffage.
Si les structures annulaire et cylindrique sont remontées jusu'à ce que leur extrémité supérieure se trouve au même niveau que celle de la bobine 461, le chauffage unidirectionnel de la bobine se limite à son extrémité supérieure comme dans le cas de l'exemple 1, de sorte qu'un gradient de température se crée suivant la hauteur de la bobine.
Des thermocouples ou d'autres détecteurs de température appropriés 477/1 à 477/5 se trouvent espacés sur toute la hauteur de la bobine 461 pour détecter la température des parties de
la bobine adjacentes aux chambres de refroidissement 464 et 469. Ces détecteurs sont superflus si le chauffage de la bobine est programmé par exemple à l'aide d'un ordinateur électronique.
Le débit de l'agent frigorifque, tel que par exemple l'azote à l'état gazeux, qui se dirige vers les chambres de refroidissement
464 et 469, est réglé pour augmenter leur pouvoir réfrigérant dans le but d'éviter que la température de la bobine n'y atteigne
<EMI ID=23.1>
grande différence de température, c'est-à-dire un haut gradient de température, se crée entre les parties supérieure et inférieure de la bobine lorsque son extrémité inférieure passe par la température spécifique.
La répartition de la température ainsi obtenue selon la hauteur de la bobine est représentée par la courbe B de la figure
19. En l'absence d'une chambra de refroidissement 464 ou 469,
une quantité excessive de chaleur serait transmise vers la région entière où la température est maintenue à un niveau légèrement inférieur au domaine de la température spécifique, avec comme conséquence une augmentation excessive de la température dans toute la bobine et une répartition de la température
sur toute la hauteur de la bobine représentée par la courbe C
de la figure 19. Comme on le voit en se reportant à cette figure
19, le gradient de température défini par la courbe B à la température spécifique 6 est plus grand que celui défini par la courbe C.
Les masses annulaire et cylindrique sont alors abaissées pour découvrir et exposer l'extrémité supérieure de la bobine
461 et les surfaces périphériques intérieure et extérieure de
la partie ainsi découverte de la bobine subissent un chauffage supplémentaire tout comme dans le cas illustré par l'exemple 1.
Il s'ensuit que la température de cette partie de la bobine monte rapidement, tandis que les chambres de refroidissement
464 et 469 refroidissent la partie inférieure de la bobine 461
<EMI ID=24.1>
Il s'ensuit qu'un gradient de température s'établit entre les parties supérieure et inférieure de la bobine.
Les structures annulaire et cylindrique sont ensuite abaissées davantage de manière à agrandir graduellemenr la partie découverte et exposée de la* bobine 461 jusqu'à ce que l'extrémité inférieure de la bobine passe par la température spécifique 00 pendant qu'un haut gradient de température est maintenu
<EMI ID=25.1>
Le dispositif de refroidissement 476 sert à refroidir l'extrémité inférieure de la bobine pour éviter que la température n'y dépasse la température spécifique pendant le chauffage latéral de la bobine. Cette opération est toutefois arrêtée lorsque l'extrémité inférieure de la bobine est chauffée latérale. ment .
1
Exemple 4.
La figure 20 représente une bobine de feuillard d'acier 578 disposée sur une plaque de base 579 reliée par des tiges de connexion 582 à des unités de commande 583, telles que, par exemple, des pistons hydrauliques. Une masse calorifuge de forme cylindrique 581, disposée dans l'espace creux central de la bobine 578, a un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre intérieur de la bobine, tandis qu'une masse calorifuge de forme annulaire
580, dont le diamètre intérieur est légèrement plus grand que le diamètre extérieur de la bobine, entoure cette dernière. La bobine 578 peut ainsi être.déplacée verticalement le long desdites masses calorifuges 580 et 581 par les unités de commande 583. Une enveloppe intérieure 586 délimite une chambre chauffante 584 située au-dessus des masses calorifuges 580 et 581.
Des éléments chauffants, tels que des éléments chauffants électriques ou des brûleurs à mazout, sont prévus pour chauffer la chambre chauffante 584.
Au début du chauffage de la bobine 578, l'extrémité supérieure de la bobine est maintenue au niveau de l'extrémité supérieure de chacune des deux masses calorifuges 580 et 581, tandis que la chambre de chauffage 584 est chauffée par les éléments chauffants
585. La bobine 578 est chauffée graduellement par chauffage unidirectionnel à son extrémité supérieure, de sorte qu'un gradient de température se crée suivant sa hauteur, tout comme dans l'exemple 1. Lorsque l'extrémité supérieure de la bobine a atteint la température spécifique, la bobine est remontée et repoussée par les unités de commande 583 vers la chambre chauffante 584 en vue du chauffage de ses surfaces périphériques intérieure et extérieure.
La température de la partie de la bobine chauffée dans la chambre chauffante 584 monte rapidement et, par suite de la grande différence de température entre les parties supérieure et inférieure de la bobine, s'établit un haut gradient de température en un point où la bobine passe par la température spécifique. La bobine est maintenant remontée davantage. Cette opération diffère de celle de l'exemple 1 en ce que les masses calorifuges sont graduellement abaissées en vue du chauffage latéral de la bobine, mais y ressemble en ce qui concerne le chauffage de cette dernière.
Il va sans dire que l'application du procédé selon le présent exemple de mise en oeuvre de l'invention provoque la création d'un haut gradient de température dans la partie de la bobine qui passe par la température spécifique, ce qui confère d'excellentes propriétés magnétiques à toute la bobine de feuillard d'acier ainsi traitée.
Exemple 5.
Les figures 21(a) et 21(b) représentent une bobine de feuillard 690 disposée sur une plaque de base 691, ainsi qu'une masse de matière calorifuge de forme cylindrique 692 disposée dans l'espace creux central de la bobine. Une paroi calorifuge 693, dont le diamètre intérieur est un peu plus grand que le diamètre extérieur de la bobine 690, contient une enveloppe 701.
Un corps de four ou une enveloppe extérieure 696 délimite une chambre chauffante 694, pour laquelle est prévu un élément chauffant 695. La paroi 693 et l'élément chauffant 695 sont fixés à
la paroi latérale du four 696. Le corps du four 696 peut être déplacé verticalement au moyen d'un câble 698, qui s'étend entre le sommet du four et un treuil 699 par l'entremise d'un jeu de poulies 697 portées par une grue 700.
Au début du chauffage de la bobine 690, son extrémité supérieure est maintenue au niveau de celle de la paroi 695 et chauffée uniquement par chauffage unidirectionnel comme dans les exemples
1 et 4, par suite du fait que la paroi calorifuge 693 se trouve à proximité immédiate de la surface périphérique extérieure de la bobine. Lorsque la température de la partie supérieure de la bobine a atteint le niveau de la température spécifique, le corps
de four 696 est graduellement abaissé, comme le montre la figure
21(b). Les surfaces extérieures de la bobine sont ainsi exposées à la chaleur régnant dans la chambre chauffante 694 et chauffées avec formation d'un haut gradient de température suivant la hauteur de la bobine, comme dans les exemples 1 et 4, avec comme résultat la production de feuillard d'acier jouissant d'excellentes propriétés magnétiques.
Conformément aux exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, décrits dans les lignes précédentes, la combinaison judicieuse.de chauffage unidirectionnel, de chauffage latéral et de refroidissement pour le recuit de finissage d'une bobine de feuillard d'acier électromagnétique permet la création d'un haut gradient de température dans un laps de temps réduit sur toute la largeur du feuillard, si tous les points de la bobine passent par une température spécifique, et se prête de ce fait à l'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés jouissant de propriétés magnétiques fortement améliorées.
Inutile de dire que le procédé selon l'invention, décrit dans les lignes précédentes pour le recuit d'une bobine de feuillard d'acier, se prête également au recuit d'une pile de tôles d'acier.
Selon le premier et le second aspect de l'invention, de la chaleur est fournie à une bobine de feuillard d'acier ou à une pile de tôle d'acier par simple transmission à partir d'une source de chaleur. Toutefois, ce procédé n'est pas toujours avantageux en ce qui concerne sa productivité, étant donné que celleci dépend de l'efficacité de la transmission de chaleur.
Ce problème est résolu par un troisième aspect de l'invention qui assure une augmentation nette de la productivité du procédé concerné. Selon ce troisième aspect de l'invention, au moins une paire d'inducteurs de flux transversal s'emploient pour chauffer par induction les surfaces périphériques intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier ou des surfaces antérieure et postérieure d'une pile de tôles d'acier et une zone chauffante créée sur la bobine ou la pile est déplacée
afin d'assurer que toutes les parties de la bobine ou de la pile passent suivant sa largeur ou sa longueur avec un gradient de température prédéterminé par la zone intermédiaire entre les domaines de température pour la recristallisation primaire et la recristallisation secondaire.
Cet aspect de l'invention est décrit en détail dans les lignes qui suivent avec référence aux dessins annexés. Il s'agit tout d'abord de la figure 22, qui présente une paire d'inducteurs
<EMI ID=26.1> enroulement 803 sur le bras médian 805 d'un noyau de fer 804.
<EMI ID=27.1>
pendiculaire à l'épaisseur de la pile 802 à une vitesse qui dépend de la fréquence de la source de tension d'excitation. Ce champ magnétique engendre par induction des courants de Foucault dans la pile de tôles 802, qui est ainsi chauffée par effet Joule.
Il est possible de n'employer qu'un seul inducteur pour chauffer une pile 802 d'épaisseur réduite, monté en regard de l'une
ou l'autre des deux faces de la pile. Dans ce cas, un inconvénient du chauffage par induction consiste en ce que toute la pile
802 n'est pas chauffée uniformément par suite du fait que la production de chaleur s'effectue surtout dans la zone traversée par le flux. Cette tendance est plus forte en cas d'emploi d'un plus grand inducteur pour le chauffage efficace d'une pile de tôles
de plus grande épaisseur. Pour remédier à cette difficulté, l'invention préconise l'emploi d'une paire de groupes de petits in-
<EMI ID=28.1>
diate l'un de l'autre autour des surfaces extérieure et intérieure d'une bobine de feuillard d'acier 902, afin d'assurer un chauffage uniforme de la bobine suivant sa périphérie intérieure et sa périphérie extérieure, comme le montre la figure 23..
Un procédé plus efficace est illustré par la figure 24, qui représente une paire de groupes de petits inducteurs 903a et 903b
(non représenté) disposés à une certaine distance l'un de l'autre respectivement devant la surface extérieure et la surface intérieure d'une bobine de feuillard d'acier 904. Ces inducteurs et la bobine peuvent se déplacer mutuellement autour de l'axe de la bobine.
C'est ainsi, par exemple, que la bobine 904 est immobile et les inducteurs 903a et 903b peuvent tourner dans le sens indiqué par la flèche A afin d'assurer un chauffage périphérique intérieur et extérieur aussi uniforme que possible de la bobine, et cela de manière à créer un gradient de température entre les parties chauffées et les autres parties de la bobine et créer ainsi les conditions requises pour une recristallisation impeccable.
Au fur et à mesure que se poursuit la recristallisation secondaire, les inducteurs peuvent se déplacer suivant la largeur du feuillard dans le sens indiqué par les flèches B dans la figure 23 ou 24 afin d'assurer un traitement thermique impeccable de la bobine sur toute sa hauteur.
La vitesse du chauffage peut être réglée surtout par réglage de l'élévation de température requise au chauffage de la bobine, tandis que le réglage du gradient de température s'effectue surtout par l'intermédiaire de la zone chauffée directement par les inducteurs. Par exemple, en présence d'une bobine d'un diamètre moyen de 1000 mm et d'une épaisseur de paroi de 100 mm, préchauffée à 800[deg.]C et puis chauffée à 1000[deg.]C, et d'inducteurs qui se déplacent à une vitesse de 600 mm par heure, un apport effectif d'environ 60 000 kcal/heure suffit pour chauffer la bobine. Si la zone directement chauffée par les inducteurs a une largeur de
<EMI ID=29.1>
heure avec un gradient de température moyen de 20[deg.]c/cm.
Dans le montage représenté par la figure 24, une force électro-magnétique agit entre la bobine et les inducteurs si la bobine est magnétique. Si la bobine et les inducteurs se meuvent mutuellement dans une seule direction, ce mouvement provoque un serrage ou desserrage désavantageux de la bobine. Pour éviter
cet inconvénient, il est indiqué de varier la direction du mouvement relatif des inducteurs 903a et 903b de la manière indiquée par les flèches C de la figure 25. La force électro-magnétique qui agit entre la bobine et les inducteurs varie en fonction de la distance qui sépare la bobine des inducteurs. Il s'ensuit que cette distance est un des principaux facteurs dont dépend l'efficacité du chauffage inductif. D'où l'importance
de maintenir cette distance à une valeur appropriée pour assurer la stabilité du traitement thermique. Une bonne solution pratique consiste en l'emploi d'un support pour les inducteurs
qui repose sur la surface concernée de la bobine et le maintien d'un intervalle constant entre la bobine et les inducteurs pour éviter l'effet néfaste des forces électromagnétiques agissant entre eux.
Bien que le chauffage inductif se prête évidemment au chauffage d'une bobine de feuillard ou d'une pile de tôles d'acier
à partir de la température ambiante, il est néanmoins préférable de limiter son application au chauffage d'une bobine ou pile dans un domaine de température comportant la température de recristallisation du métal et s'étendant, par exemple, de 800 à
<EMI ID=30.1>
d'autres méthodes, telles que le chauffage au gaz. Ce procédé présente le double avantage de réduire les frais de chauffage et d'augmenter l'efficacité de l'installation.
La figure 26 illustre l'application de l'invention au traitement thermique d'acier électromagnétique dans un four tournant. Une bobine de feuillard d'acier 906 est introduite dans le four par l'ouverture d'entrée 905 et y déplacée dans le sens indiqué par la flèche D en vue de son préchauffage dans la zone PH, d'une première égalisation dans la zone 1S et de son chauffage primaire dans la zone 1H.
La bobine ainsi chauffée à la température prescrite arrive alors dans la zone 907 où s'effectue sa recristallisation secondaire (recuit) par le procédé de l'invention, après quoi elle passe par une deuxième zone d'égalisation 1C et une zone de refroidissement 2C avant d'être évacuée par l'ouverture de sortie
906. L'application de l'invention au traitement thermique de la
<EMI ID=31.1>
culièrement avantageuse en ce qui concerne l'efficacité d'utilisation de l'entière installation. Inutile de dire que tout cela vaut également pour le traitement thermique de la tôle d'acier.
La figure 27 illustre, à titre d'exemple, l'application de ,l'invention au traitement thermique d'une pile de tôles d'acier. La pile 909 se déplace longitudinalement dans le sens indiqué par la flèche E à une vitesse choisie en fonction de la vitesse de croissance des cristaux du métal. Deux inducteurs 908a et <EMI ID=32.1>
perpendiculaire au déplacement de la pile 909, à une vitesse choisie de manière à éviter qu'une différence de pression appréciable puisse se manifester suivant la largeur de la pile 909. Il va de soi qu'il est également possible, en guise de solution alternative, de disposer une pluralité d'inducteurs immobiles et peu espacés sur une ligne transversale, perpendiculaire à la translation longitudinale de la pile 909.
Un des grands avantages de l'invention consiste en ce qu'elle se prête à un traitement thermique environ dix fois plus rapide que celui effectué par le procédé conventionnel. En effet, le traitement thermique conventionnel de feuillard ou de tôle d'acier sur toute sa largeur par chauffage unidirectionnel au moyen d'une source de chaleur extérieure s'effectue par exemple à un rythme d'environ 25 mm/heure et, en cas de chauffage bidirectionnel, d'environ 50 mm/heure au plus, tandis que la présente invention permet de travailler à un rythme disons de 600 mm/heure (lcm/minute). Inutile de souligner les grands avantages économiques
que présente le traitement thermique de l'acier électromagnétique par le procédé rapide de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé d'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés par recuit, effectué en vue
de la recristallisation primaire du métal, de feuillard ou de
tôle d'acier électromagnétique laminé à froid jusqu'à son épaisseur définitive, suivi de recuit de recristallisation secondaire par chauffage effectué de manière que toutes les parties du feuillard ou de la tôle situées sur toute sa largeur ou longueur passent par la zone intermédiaire entre les domaines de température pour la recristallisation primaire et la recristallisation secondaire avec un gradient de température prédéterminé, caractérisé en ce que ledit recuit de recristallisation secondaire s'effectue par chauffage principal d'au moins une des extrémités d'une bobine de feuillard d'acier ou d'une pile d'une pluralité
de tôles d'acier.
The present invention relates to a process for the production of strip or electromagnetic steel sheet with oriented grains of the 100 structure type, which can be left easily magnetized in the rolling direction, and, in particular, in a strip heating process or electromagnetic steel sheet cold rolled to its final thickness and subjected
to a first annealing or annealing of primary recrystallization, followed by a second annealing or annealing of finishing (annealing of secondary recrystallization), applied with a view to obtaining a strip or of electrolytic steel sheet with oriented grains.
We know that the traditional process for developing
Oriented grain silicon steel sheet generally includes a heat treatment of the silicon steel sheet wound in a box furnace as a finishing annealing. The annealing furnace used for this purpose has a base plate
<EMI ID = 1.1>
1 to be subjected to the finishing annealing treatment, as well as an inner envelope 3 surrounding the coil 1, an outer envelope
<EMI ID = 2.1>
electric heating elements, namely a heating element 5 provided at the ceiling of the outer casing 4, a heating element 6 provided at the side wall of the latter and an element
<EMI ID = 3.1>
heating elements are arranged so as to heat the coil 1 all around and to ensure as uniform heating as possible. This annealing furnace is shown schematically in Figure 1 of the accompanying drawings. Figure 2 of the accompanying drawings shows the distribution of the temperature measured after three different heating times between the upper and lower ends of the coil 1 annealed in a case furnace of the kind concerned, that is to say the distribution of the temperature along the line drawn in phantom in Figure 1. As shown in the graphic representation of Figure 2, the annealing box concerned ensures a fairly uniform distribution of the temperature between the upper and lower ends of the coil, therefore according to a line perpendicular to the longitudinal axis of the sheet, and this with a
relatively low and even zero temperature gradient.
The magnetic properties of a silicon steel sheet
grain oriented, obtained by such a relatively uniform heating in a case annealing furnace of the kind concerned, that is to say, in particular, the density of magnetic flux of the metal, were checked. However, the results of the Control measurements thus carried out show that even a known sheet of silicon steel exhibiting a high density of magnetic flux has only a reduced Bg value, for example equal to 1.92T, and therefore much lower than the maximum theoretical value. around 2.04T for ordinary silicon steel sheet containing 3% silicon,
so this steel needs a lot of improvement.
In Japanese patent application no. [Deg.] 20154/1981, a process for manufacturing oriented grain silicon steel sheet with a high magnetic flux density is described. According to
this process, from cold-rolled silicon steel sheet to its final thickness and annealed for a first recrystallization, is subjected to a new annealing to complete its recrystallization with a temperature gradient of at least 2 [ deg.] C per centimeter of the width or length of the sheet in a temperature range between the primary and secondary recrystallization temperatures. In other words, said Japanese patent application recommends maintaining a certain temperature gradient per unit of width or length of an appropriate part of a steel sheet passing through a domain.
<EMI ID = 4.1>
is heated to its finishing annealing temperature applied for its secondary recrystallization. A special temperature located in the above specific temperature range is a so-called specific temperature.
However, the subject of the present invention is an adjustable and precise industrial process for heating strip or electromagnetic steel sheet cold-rolled, to its final thickness and annealed for its primary recrystallization, heating carried out with a view to finishing annealing used for the production of strip or electromagnetic steel sheet with oriented grains.
In accordance with the process recommended by the present invention, the annealing of the strip or of the steel sheet applied for the secondary recrystallization of the metal is carried out mainly by heating one end or two opposite ends (upper and lower ends). of a strip reel or of one end or two opposite ends of a stack of sheets.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following detailed description, given with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 schematically represents a vertical section of a box-shaped oven of known type for the annealing of finishing of silicon steel strip; Figure 2 is a diagram showing the distribution of the temperature along the width of a strip annealed in the oven according to Figure 1; FIG. 3 represents a schematic view of the furnace in question used to illustrate the fundamental principle of the invention; FIG. 4 is a diagram representing as a function of time the distribution of the temperature along the width of a steel strip wound in the form of a coil, heated by application of heat at one of the ends of the coil;
FIG. 5 is a diagram representing a temperature gradient along the width of the strip at a specific temperature and a determined heating rate, derived from the temperature distribution curves of FIG. 4; FIG. 6 is a diagram representing the variation in a temperature distribution field with a constant temperature gradient over the entire width of the strip at a specific temperature; FIG. 7 is a diagram representing a heating curve (temperature as a function of time) illustrating a heating mode which lends itself to heating one of the ends of the strip of strip concerned, carried out to achieve the temperature distribution represented by the Figure 6;
FIG. 8 is a diagram representing a heating curve (temperature as a function of time) illustrating a heating mode which lends itself to heating the other end of the
reel of strip concerned, carried out to produce the temperature distribution represented by FIG. 6 (vertical line A); FIG. 9 is a diagram showing the variation in the distribution of the temperature along the width of the strip when the heating of one of the ends of the strip reel begins at a lower temperature; FIG. 10 schematically represents a device for implementing a method according to the invention; Figure 11 schematically shows a modified embodiment of the device according to Figure 10; FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the temperature along the width of the strip of tape concerned heated in one direction only as illustrated
in Figure 10; FIG. 13 schematically shows the heating of the interior and exterior sides of the strip of tape concerned in the manner illustrated in FIG. 10; FIG. 14 is a diagram representing the distribution of the temperature along the width of the strip coil
heated at its exterior and interior sides; Figure 15 is a diagram illustrating the effect obtained by cooling the base plate of the device shown in Figure 11; FIG. 16 schematically represents a second embodiment of the method according to the invention; FIG. 17 schematically represents a third embodiment of the method according to the invention; Figure 18 shows schematically the lowered position of an annular element and a cylindrical element in the apparatus shown in Figure 17; FIG. 19 is a diagram representing the distribution of the temperature along the width of the strip heated in the device according to FIG. 17;
'' Figure 20 shows schematically a fourth
mode of implementation of the method according to the invention;
Figures 21 (a) and 21 (b) schematically represent a fifth embodiment of the invention; FIG. 22 schematically represents a stack of steel sheets disposed between two inductors of transverse magnetic flux; FIG. 23 represents an arrangement in which two groups of small transverse magnetic flux inductors are arranged in close mutual relation around the inner and outer peripheries of a steel strip coil; FIG. 24 represents an arrangement in which two groups of small transverse magnetic flux inducers are arranged at a certain distance from each other around the inner and outer peripheries of a coil of steel strip; Figure 25 shows schematically a top view of the assembly shown in Figure 24;
FIG. 26 is a view schematically illustrating an application of the invention to the heat treatment of a steel strip coil in a rotary kiln; and FIG. 27 is a view schematically illustrating an application of the invention to the heat treatment of a stack of steel sheets.
The invention is now described in detail in the following lines by description of several examples of implementation of the method according to the invention applied to the heat treatment of a steel strip coil, although it lends itself as well heat treatment of a stack of steel sheets.
The fundamental principle of the invention is set out below with the aid of FIG. 3, which is a partial perspective view partially in section, of a box-type annealing oven.
This oven has a pair of layers of thermal insulation
31 made of ceramic wool or another suitable heat-insulating material, covering the inner and outer peripheral surfaces with a coil of steel strip 32, as well as an inner casing 34, a base plate 36, a heating element 33 disposed above the inner envelope 34, and an outer envelope 35. The upper and lower ends of the coil 32
are not insulated. When the coil 32 is heated from above to its upper end by the heating element 33, it has over its entire height, that is to say along the width of the strip, a temperature distribution, the evolution of which in as a function of the duration of the heat treatment is represented by the curves in FIG. 4.
The variation of the temperature according to the wall thickness
<EMI ID = 5.1>
of the coil is negligible if the inner and outer peripheral surfaces are duly insulated.
FIG. 5 is a graphical representation derived from the curves of FIG. 4 and representing the temperature gradient and the heating rate over the entire height of the coil at a specific temperature. It appears from this FIG. 5 that, if the specific temperature gradient has a lower limit indicated by the arrow A while the heating speed also has a lower limit indicated by the arrow B, an area indicated by the arrow C and lines obliques defines an area for the height of the coil, that is to say for the width of the strip, which satisfies the specific conditions imposed on the variation of the temperature gradient and the heating rate.
Although the heating method according to the invention lends itself to numerous modifications concerning its implementation, a high degree of precision and reliability can be achieved by applying it in the manner described below.
If the temperature increase at the end of the coil 32, to which it is heated in the oven according to FIG. 3, is carried out according to a specific law, it is possible to ensure that the coil passes to any level of its height by a specific temperature keeping the temperature gradient and the heating rate practically constant regardless of the distance from the level of the relevant end of the coil, as shown in Figure 6. This Figure 6 shows the evolution of the temperature distribution as a function of the duration of the heat treatment over the entire height of a relatively large strip coil, heated to one
of its ends according to a specific law represented by the curve of FIG. 7 and depending on the physical properties of the coil.
If the strip is narrower and has, for example, a width of 230 mm indicated by the vertical line A in Figure 6, and if the coil is heated at one of its ends according to the law represented by the curve of the Figure 7, this vertical line A indicates the rise in temperature of the other end of the coil as the heat treatment in the oven continues. This rise in temperature
on the other end of the coil is represented by the layer in Figure 8. It is thus possible to ensure that a strip with a width of 230 mm duly passes through a specific temperature over its entire width with a gradient of constant temperature and temperature increase, just like a larger strip, if the coil is heated at one of its ends according to the law represented by the curve of Figure 7, and heated or cooled so that the temperature of l 'other end of the coil evolves according to the law represented by the curve of Figure 8.
FIG. 9 represents the evolution of the distribution of the temperature over the entire height of the coil as a function of the duration of the heat treatment when the heating of the coil at one of its ends begins at a lower temperature. Although the heating of the coil takes place under the same conditions as those represented in FIG. 6, its temperature rises less quickly. Hence the possibility of adjusting the speed of temperature increase in a coil by varying the initial temperature, that is to say the temperature at which heating of the coil begins, regardless of the law according to which the coil is heated at one of its ends. FIG. 10 represents by way of example a device intended for the implementation of a method according to the present invention.
This device comprises two layers of ceramic wool or of another suitable insulation 112, which cover the interior and exterior surfaces of a coil of steel strip 111, an interior envelope 113, an oven body 114, an upper heating element. 115, such as, for example, a spiral heating resistor, a base plate 123 with high thermal conductivity, a cooling coil 116 disposed under said base plate 123, temperature detectors 117a, 117d, 117b
and 117c used to measure the temperature of the coil at its two ends and at intermediate points of its height, a system 118 for adjusting the temperature of the coil, a device 119 for adjusting the supply of the element heating
115, a device 120 for adjusting the flow rate of the refrigerating agent, a lower heating element 121, such as, for example, a spiral heating resistor arranged under said cooling coil 116, and a device 122 for adjusting the heating element supply 121.
The heating of the coil 111 is generally carried out using the upper heating element 115, which heats the upper end, the temperature of which is measured by the detector.
<EMI ID = 6.1>
adjusted by the device 119 so that the temperature of the upper end of the coil rises according to the law represented by the curve of FIG. 7. The temperature prevailing at the lower end of the coil is measured by the detector
117d and adjusted by adjusting the supply of the heating element 121 by means of the device 122 or else by adjusting the flow rate of the refrigerant in the coil 116 by means of the device 120, all so that this temperature changes according to the curve represented by FIG. 8. The temperatures prevailing at the intermediate points of the height of the coil 111
<EMI ID = 7.1>
detected are used to correct the evolution of the temperatures at the upper and lower ends of the coil to make it conform to the laws represented respectively by the curves of Figures 7 and 8 for a properly adjusted heat treatment of the coil 111. All these adjustments can be made by techniques known under the control of the computer adjustment system 118.
The strip or electromagnetic steel sheet is, for its finishing annealing by the process of the invention described in the preceding lines, heated so that all the points of its transverse or longitudinal profile pass through the intermediate zone between the primary and secondary recrystallization temperature ranges with a determined temperature gradient in order to transform it into strip or electromagnetic steel sheet with oriented grains and having a high density of magnetic flux, by appropriate orientation of the grains formed by secondary recrystallization.
It should however be emphasized that the application of the process described in the preceding lines and based on the unilateral heating of wrapped strip or stacked sheets imposes a certain limitation on the width of the strip or sheet to be treated by this process. Indeed, if the strip or sheet width exceeds a certain limit, it is difficult to obtain electromagnetic steel of uniform quality, that is to say with sufficiently constant magnetic properties over the entire width and the entire length. strip or sheet metal.
This problem is solved by a second aspect of the invention, providing an additional supply of heat to the interior and exterior surfaces of a strip coil or to the upper and lower surfaces of a stack of sheets and thus allowing the heating of a appreciably larger area between the end of the coil or stack of sheets subjected to the main heating and the other end of the coil or stack.
This second aspect of the invention is described in detail in the following lines by the description of an example of implementation given with reference to the accompanying drawings.
Example 1
As shown in Figure 11, a coil 221 of electromagnetic steel strip is arranged on a base plate
222 and a heat-insulating cylindrical body 226 is introduced into the coil, around which is placed an annular body 225 of a heat-insulating material. The mass of cylindrical heat-insulating material 226 introduced into the coil has an outside diameter
which is slightly smaller than the inside diameter of the coil to facilitate its axial displacement in the coil for its introduction or extraction. The mass of heat-insulating material
225 has an inside diameter which is slightly larger than the outside diameter of the coil to facilitate its assembly or disassembly by axial sliding. The lower end of the mass of heat-insulating material 226 is connected via a connecting rod 229 to a control device 230, such as, for example, the piston of a hydraulic cylinder, while the end bottom of the mass of heat-insulating material 225 is connected via connecting rods 227 to control devices 228, such as, for example, pistons of hydraulic cylinders.
These control devices 228 and 230 are used for axial displacement of the mass 225 inside and of the mass 226 respectively outside the coil. The device according to FIG. 11 further comprises an inner casing 223, an outer casing 224, an electric heating element or a burner 231 disposed under the ceiling of the outer casing
224, an electric heating element or a burner 232 fixed to the side wall of the outer casing 224, and a cooling device 233.
The upper end of the coil 221 is in the same plane as the upper ends of the heat-insulating bodies
225 and 226, as shown in FIG. 11, or else the upper ends of these two bodies 225 and 226 are at a level higher than that of the upper end of the coil 221. A
<EMI ID = 8.1>
of the coil 221 using the ceiling heating element 231. The presence of the heat-insulating bodies 225 and 226 prevents the transmission of an appreciable number of calories along the upper wall
(horizontal in figure 11) of the coil, so that the
<EMI ID = 9.1>
upper and flows in one direction from the upper end to the lower end of the coil. This is the so-called unidirectional heating stage. At the start of this unidirectional heating stage, the coil does not necessarily have to be at room temperature, but can be preheated to any temperature below a specific temperature range.
In the unidirectional heating stage, the upper end of the coil 221 is heated more quickly by the supply of heat Q 1 than the other parts of the coil, which creates a temperature gradient depending on the height of the coil, c ' that is, depending on the width of the wrapped strip. When the heating of the coil continues, the specific temperature range gradually moves down towards the lower end of the coil and the temperature of the coil considered as a whole gradually increases. This phenomenon is illustrated by the curves in FIG. 12, which show how the temperature distribution varies according to the height of the coil as the heating period is prolonged.
It is clear from Figure * 12 that there is a temperature gradient in the coil during the unidirectional heating stage.
It should however be observed that the rise in temperature of the upper end of the coil is limited by the need to avoid any risk of deterioration of the thin vitreous layer on the surface of the strip or of the sheet metal. steel, so that it is necessary to set a limit temperature 62 beyond which any heating of the upper part of the coil must be avoided. If the unidirectional coil heating is
<EMI ID = 10.1>
The temperature of the coil shows a distribution according to the height, represented, for example, by the curve 60H in FIG. 12, which relates to the distribution of the temperature after 60 hours of heating.
<EMI ID = 11.1>
temperature obtained when the upper end of the coil is still at a temperature below the limit
<EMI ID = 12.1>
fishing for the development of electromagnetic steel with the desired magnetic properties.
Therefore, it is necessary to lower the heat-insulating bodies 225 and 226 to uncover the upper parts of the inner and upper surfaces of the coil 221, adjacent to <EMI ID = 13.1>
its upper end (Figure 13), before the coil shows a temperature distribution corresponding to that shown
<EMI ID = 14.1>
the upper end of the coil 221, the exposed portions of the outer and inner surfaces of the coil
(figure 13) respectively receive additional calories
<EMI ID = 15.1>
of these uncovered parts, which thus shows a distribution of the kind represented by curve B in FIG. 14, different from the distribution represented by curve B ', which would be the distribution obtained by continuing the unidirectional heating without additional heat input . The gradient of
<EMI ID = 16.1>
than the gradient (d9 / dx), derived from the curve B 'and is therefore clearly suitable for improving the magnetic properties of steel.
The heat-insulating masses 225 and 226 are gradually lowered as the heat treatment continues, so as to gradually increase the exposed parts
outer and inner surfaces of the coil, the temperature of which rises rapidly by additional heating, so that the distribution of the temperature along the height of the coil changes according to curves C, D and E of FIG. 14, which are of shape similar to curve B. If the parts submitted
at the additional heating are not gradually enlarged by lowering the heat-insulating masses, the temperature of the coil shows a distribution of the kind represented by the curve C 'or D', which defines a lower temperature gradient at the point where it cuts the horizontal corresponding to the specific temperature
<EMI ID = 17.1>
relatively high temperature. The period during which
the coil undergoes the additional heating described in the preceding lines and illustrated by FIG. 13 is called hereinafter period or stage of lateral heating.
At the side heating stage, the additional heating of the coil allows the realization over the entire height of the box. <EMI ID = 18.1>
bine of a distribution of the temperature according to a curve similar in shape to that of curve B, C, D or E of FIG. 14, whatever the duration of the heat treatment. The heating process described here therefore lends itself to the creation of a gradient of
<EMI ID = 19.1>
and, consequently, to a heat treatment giving the steel strip coil the magnetic properties required on
all its height.
The use of the cooling device 233 is particularly effective for the creation of any desired temperature gradient. This cooling device
consists for example of a coil traversed by an appropriate refrigerating fluid, such as nitrogen. In the absence of cooling, the thermal insulation of the base plate makes it possible, in theory, to obtain a temperature gradient d6 / dx equal to zero
(curve A in FIG. 15), with the risk of canceling the expected effect of the method according to the invention. On the other hand, the cooling of the base plate 222 gives rise to the creation of a relatively high temperature gradient, as shown in curve B of FIG. 15, and thus contributes to increasing the efficiency
and to widen the possibilities of applying the method according to the invention.
Example 2
FIG. 16 schematically represents an oven comprising a base plate 342 which carries a coil of steel strip 341, an internal envelope 343, an external envelope 344 and a heating element 345, such as an electric heating element or a oil burner, mounted under the ceiling of the outer casing 344. The inner casing 343 is located very close to the outer peripheral surface of the coil 341. In the space between the side walls of the inner casing 343
and from the outer casing 344 is mounted a group of lateral heating elements 346/1 to 346/4, separated by heat-insulating walls 347. These heating elements look at the peripheral surface.
external risk of the coil 341 over its entire height. It goes without saying that, in practice, the number of these lateral heating elements, intended to heat the external surface of the coil.
is not necessarily limited to four, but can be larger or smaller, provided that it is at least two. In the hollow central space of the coil is mounted a plurality of heating elements 350/1 to 350/4 intended to heat the interior surface of the coil and separated by heat-insulating walls.
351. It goes without saying that the number of these heating elements intended for heating the internal surface of the coil is not necessarily limited to four, but may be greater or less, to. condition to be at least equal to two.
Thermocouples 348/1 to 348/4 are used to detect the temperature of said heating elements intended to heat the external surface of the coil and to transmit the corresponding temperature signals to a control unit which regulates the temperature of the various heating elements, while thermocouples
349/1 to 349/4, provided for the coil 341, are aligned horizontally with respect to the above-mentioned thermocouples 348 / 1-348 / 4 for controlling the temperature of the heating elements of the external surface of the coil.
It should be noted that all these thermocouples are superfluous when the installation is equipped with a programming system defining all the temperatures of the coil and their evolution for example by * digital operations by means of an electronic calculator.
A first heating is carried out using the ceiling heating element 345 responsible for heating the upper end of the coil 341. The central hollow space of the coil 341 is closed by a heat-insulating plate 352 and only a slot narrow is provided between the outer peripheral surface of the coil
341 and the side walls of the inner and outer casings 343 and 344, * so that only a small part of the heat supplied by said ceiling heating element 345 is transmitted according to the wall thickness of the coil 341, which is thus subjected to unidirectional heating in accordance with the graphic representation of FIG. 12.
If, at this one-way heating stage, the temperatures of the coil and the heating element are constantly monitored and adjusted to avoid any temperature difference between the coil and the heating element, the heat transmission along the wall
of the coil is further reduced and the unidirectional heating is significantly improved, with the creation of a temperature gradient depending on the height of the coil. if the thermocouple
349/1 signals a higher value for the coil temperature
<EMI ID = 20.1>
the corresponding heating elements 346/1 and 350/1 are adjusted so as to exceed the temperature of the coil detected by the thermocouple 349/1.
Under these conditions, the part of the coil controlled by
the thermocouple 349/1 undergoes an additional heating effected by the heating elements 346/1 and 350/1. This is lateral surface heating of the kind described in Example 1. This lateral heating causes a sudden rise in the temperature indicated by the thermocouple 349Zl, while the thermocouples 349/2 to 349/4 signal only a slight increase
of the temperature at the corresponding points, owing to the fact that the temperature of the heating elements concerned is adjusted so as to be equal to the temperature of the coil. This results in a significant difference in the rate of increase in temperature between the upper and lower ends of the coil with the creation of a temperature gradient depending on the height of the coil. The temperature distribution thus obtained is represented by curve B in FIG. 14.
The distribution of the temperature obtained without lateral heating is represented by the curve B 'in FIG. 14. The gradient
<EMI ID = 21.1>
lateral heating is greater than that obtained without lateral heating and therefore favorable for improving the magnetic properties of the metal.
Then, as soon as the temperature of the coil detected by the
<EMI ID = 22.1>
The temperature of the 346/2 and 350/2 heating elements is increased to heat the coil surfaces to level 349/2. The temperature of these parts subjected to lateral heating rises rapidly with, as a consequence, the creation of a high temperature gradient from the lower part of the coil.
�
1
As the lateral heating of the coil gradually extends towards its lower part, the coil shows a distribution of
the temperature according to its height of the kind of that represented
by the curve c, D or E of FIG. 14. It is thus possible, as in the case illustrated by example 1, to create a constant temperature gradient at the specific temperature 9 0 over the entire height of the coil and thus giving all the rolled strip the required magnetic properties.
Example 3
FIG. 17 represents a coil of steel strip 461, disposed on a base plate 462 and surrounded by an outer casing 463. An annular cooling chamber 464 is located a short radial distance from the outer peripheral surface of the coil 461 and is surmounted by an annular mass of heat-insulating material 465. The cooling chamber 464 and the mass of heat-insulating material 455 form an integral annular structure which completely envelops the outer peripheral surface of the coil 461 and is in turn enveloped by a layer of heat-insulating material 466. This annular structure is connected by connecting rods 467 to control elements 468, such as hydraulic pistons, for their axial vertical translation relative to the coil 461.
A cylindrical cooling chamber 469, disposed in the central hollow space of the coil 461 at a short radial distance from the inner peripheral surface of the latter, can move vertically along the axis of the coil. A cylindrical mass of an insulating material 470 surmounts this cooling chamber with which it forms an integral cylindrical structure, which is connected by a connecting rod 471 to a control element 472, such as a hydraulic piston, for its vertical translation along the axis of the coil, as shown in the figure
18. A heating element 473, such as an electric heating element or an oil burner, is mounted under the ceiling of said outer casing 463, while a heating element 474 is fixed to the side wall of the latter facing the outer peripheral surface of the coil 461. Another heating element 475 is disposed under the base plate 462 and a cooling device, such as a cooling coil, is provided under the heating element 475.
Coil 461 is first heated from room temperature to a level below the specific temperature
60 'The annular and cylindrical structures are then lowered by the control devices 468 and 472 so as to completely uncover the coil 461, as shown in FIG. 18. The coil 461 is thus fully heated by the ceiling heating element 473, l heating element 474 of the side wall and the lower heating element 475. All of this is carried out without problems owing to the fact that the coil 461 is heated to a temperature below the specific temperature 8 and that the absence of 'A temperature gradient along the height of the coil has no influence on the magnetic properties of steel.
The simultaneous heating of all parts of the coil has the advantage of significantly reducing the heating time.
If the annular and cylindrical structures are raised until their upper end is at the same level as that of the coil 461, the unidirectional heating of the coil is limited to its upper end as in the case of Example 1, so that a temperature gradient is created according to the height of the coil.
Thermocouples or other suitable temperature detectors 477/1 to 477/5 are spaced over the entire height of the coil 461 to detect the temperature of the parts of
the coil adjacent to the cooling chambers 464 and 469. These detectors are superfluous if the heating of the coil is programmed for example using an electronic computer.
The flow rate of the refrigerating agent, such as for example nitrogen in the gaseous state, which goes towards the cooling chambers
464 and 469, is set to increase their cooling power in order to prevent the coil temperature from reaching it
<EMI ID = 23.1>
large temperature difference, i.e. a high temperature gradient, is created between the upper and lower parts of the coil when its lower end passes through the specific temperature.
The distribution of the temperature thus obtained according to the height of the coil is represented by curve B of the figure.
19. In the absence of a cooling chamber 464 or 469,
an excessive amount of heat would be transmitted to the entire region where the temperature is maintained at a level slightly lower than the specific temperature range, with the consequence of an excessive increase in temperature throughout the coil and a distribution of the temperature
over the entire height of the coil represented by curve C
of figure 19. As can be seen by referring to this figure
19, the temperature gradient defined by curve B at the specific temperature 6 is greater than that defined by curve C.
The annular and cylindrical masses are then lowered to uncover and expose the upper end of the coil
461 and the inner and outer peripheral surfaces of
the exposed part of the coil undergoes additional heating as in the case illustrated by example 1.
It follows that the temperature of this part of the coil rises rapidly, while the cooling chambers
464 and 469 cool the lower part of the coil 461
<EMI ID = 24.1>
It follows that a temperature gradient is established between the upper and lower parts of the coil.
The annular and cylindrical structures are then lowered further so as to gradually enlarge the exposed and exposed part of the coil 461 until the lower end of the coil passes through the specific temperature 00 while a high temperature gradient is maintained
<EMI ID = 25.1>
The cooling device 476 serves to cool the lower end of the coil to prevent the temperature from exceeding the specific temperature during lateral heating of the coil. This operation is however stopped when the lower end of the coil is heated sideways. is lying .
1
Example 4.
FIG. 20 represents a coil of steel strip 578 disposed on a base plate 579 connected by connecting rods 582 to control units 583, such as, for example, hydraulic pistons. An insulating mass of cylindrical shape 581, disposed in the central hollow space of the coil 578, has an outside diameter slightly greater than the inside diameter of the coil, while an insulating mass of annular shape
580, whose inside diameter is slightly larger than the outside diameter of the coil, surrounds the latter. The coil 578 can thus be moved vertically along the said heat-insulating masses 580 and 581 by the control units 583. An inner casing 586 delimits a heating chamber 584 situated above the heat-insulating masses 580 and 581.
Heating elements, such as electric heating elements or oil burners, are provided for heating the heating chamber 584.
At the start of the heating of the coil 578, the upper end of the coil is maintained at the upper end of each of the two heat-insulating masses 580 and 581, while the heating chamber 584 is heated by the heating elements.
585. The coil 578 is gradually heated by unidirectional heating at its upper end, so that a temperature gradient is created along its height, as in example 1. When the upper end of the coil has reached the temperature specific, the coil is raised and pushed by the control units 583 to the heating chamber 584 for heating of its inner and outer peripheral surfaces.
The temperature of the part of the coil heated in the heating chamber 584 rises rapidly and, owing to the large temperature difference between the upper and lower parts of the coil, a high temperature gradient is established at a point where the coil goes through the specific temperature. The spool is now raised further. This operation differs from that of Example 1 in that the heat-insulating masses are gradually lowered for the lateral heating of the coil, but resembles it as regards the heating of the latter.
It goes without saying that the application of the method according to the present example of implementation of the invention causes the creation of a high temperature gradient in the part of the coil which passes through the specific temperature, which confers on excellent magnetic properties to the whole steel strip coil thus treated.
Example 5.
Figures 21 (a) and 21 (b) show a strip coil 690 disposed on a base plate 691, as well as a mass of cylindrical heat-insulating material 692 disposed in the central hollow space of the coil. A heat-insulating wall 693, the inside diameter of which is slightly larger than the outside diameter of the coil 690, contains an envelope 701.
An oven body or an outer casing 696 defines a heating chamber 694, for which a heating element 695 is provided. The wall 693 and the heating element 695 are fixed to
the side wall of the oven 696. The body of the oven 696 can be moved vertically by means of a cable 698, which extends between the top of the oven and a winch 699 by means of a set of pulleys 697 carried by a crane 700.
At the start of the heating of the coil 690, its upper end is maintained at that of the wall 695 and heated only by unidirectional heating as in the examples
1 and 4, owing to the fact that the heat-insulating wall 693 is in the immediate vicinity of the outer peripheral surface of the coil. When the temperature of the top of the coil has reached the specific temperature level, the body
oven 696 is gradually lowered, as shown in the figure
21 (b). The outer surfaces of the coil are thus exposed to the heat prevailing in the heating chamber 694 and heated with the formation of a high temperature gradient along the height of the coil, as in Examples 1 and 4, with the result of producing steel strip with excellent magnetic properties.
In accordance with the examples of implementation of the method according to the invention, described in the preceding lines, the judicious combination of unidirectional heating, lateral heating and cooling for the finishing annealing of an electromagnetic steel strip coil allows the creation of a high temperature gradient in a short period of time over the entire width of the strip, if all the points of the coil pass through a specific temperature, and therefore lends itself to the development of strip or sheet grain oriented electromagnetic steel with greatly improved magnetic properties.
Needless to say, the method according to the invention, described in the preceding lines for the annealing of a strip of steel strip, also lends itself to the annealing of a stack of steel sheets.
According to the first and second aspect of the invention, heat is supplied to a coil of steel strip or to a stack of steel sheet by simple transmission from a heat source. However, this process is not always advantageous with regard to its productivity, since this depends on the efficiency of the heat transmission.
This problem is solved by a third aspect of the invention which ensures a net increase in the productivity of the process concerned. According to this third aspect of the invention, at least one pair of transverse flux inductors are used to inductively heat the inner and outer peripheral surfaces of a steel strip coil or the front and rear surfaces of a stack of steel sheets and a heating zone created on the coil or the stack is moved
in order to ensure that all the parts of the coil or of the stack pass along its width or its length with a temperature gradient predetermined by the intermediate zone between the temperature ranges for the primary recrystallization and the secondary recrystallization.
This aspect of the invention is described in detail in the following lines with reference to the accompanying drawings. This is first of all Figure 22, which presents a pair of inductors
<EMI ID = 26.1> winding 803 on the middle arm 805 of an iron core 804.
<EMI ID = 27.1>
pendulum to the thickness of the stack 802 at a speed which depends on the frequency of the excitation voltage source. This magnetic field induces eddy currents in the sheet pile 802, which is thus heated by the Joule effect.
It is possible to use only one inductor to heat a stack 802 of reduced thickness, mounted opposite one
either side of the stack. In this case, a drawback of induction heating is that the entire battery
802 is not heated uniformly due to the fact that heat production takes place mainly in the area through which the flow passes. This tendency is stronger when using a larger inductor for efficient heating of a stack of sheets.
of greater thickness. To remedy this difficulty, the invention recommends the use of a pair of groups of small in-
<EMI ID = 28.1>
diate from each other around the outer and inner surfaces of a coil of steel strip 902, to ensure uniform heating of the coil along its inner periphery and its outer periphery, as shown in Figure 23 ..
A more efficient process is illustrated in Figure 24, which shows a pair of groups of small inductors 903a and 903b
(not shown) arranged at a certain distance from each other respectively in front of the outer surface and the inner surface of a coil of steel strip 904. These inductors and the coil can move mutually around the axis of the coil.
Thus, for example, that the coil 904 is stationary and the inductors 903a and 903b can rotate in the direction indicated by the arrow A in order to ensure the interior and exterior peripheral heating as uniform as possible of the coil, and this so as to create a temperature gradient between the heated parts and the other parts of the coil and thus create the conditions required for impeccable recrystallization.
As the secondary recrystallization continues, the inductors can move along the width of the strip in the direction indicated by the arrows B in FIG. 23 or 24 in order to ensure an impeccable heat treatment of the coil over its entire length. height.
The heating speed can be adjusted above all by adjusting the temperature rise required for heating the coil, while the temperature gradient is adjusted mainly through the zone heated directly by the inductors. For example, in the presence of a coil with an average diameter of 1000 mm and a wall thickness of 100 mm, preheated to 800 [deg.] C and then heated to 1000 [deg.] C, and inductors which move at a speed of 600 mm per hour, an effective supply of around 60,000 kcal / hour is sufficient to heat the coil. If the area directly heated by the inductors has a width of
<EMI ID = 29.1>
hour with an average temperature gradient of 20 [deg.] c / cm.
In the assembly shown in Figure 24, an electromagnetic force acts between the coil and the inductors if the coil is magnetic. If the coil and the inductors move in one direction only, this movement causes disadvantageous tightening or loosening of the coil. To avoid
this drawback, it is advisable to vary the direction of the relative movement of the inductors 903a and 903b in the manner indicated by the arrows C in FIG. 25. The electromagnetic force which acts between the coil and the inductors varies as a function of the distance which separates the coil from the inductors. It follows that this distance is one of the main factors on which the efficiency of inductive heating depends. Hence the importance
maintain this distance at an appropriate value to ensure the stability of the heat treatment. A good practical solution consists in using a support for the inductors
which rests on the relevant surface of the coil and maintaining a constant interval between the coil and the inductors to avoid the harmful effect of the electromagnetic forces acting between them.
Although inductive heating obviously lends itself to heating a strip coil or a stack of steel sheets
from room temperature, it is nevertheless preferable to limit its application to the heating of a coil or cell in a temperature range comprising the recrystallization temperature of the metal and extending, for example, from 800 to
<EMI ID = 30.1>
other methods, such as gas heating. This process has the double advantage of reducing heating costs and increasing the efficiency of the installation.
FIG. 26 illustrates the application of the invention to the heat treatment of electromagnetic steel in a rotary kiln. A coil of steel strip 906 is introduced into the oven through the inlet opening 905 and moved there in the direction indicated by the arrow D for preheating in the zone PH, for a first equalization in the zone 1S and its primary heating in zone 1H.
The coil thus heated to the prescribed temperature then arrives in zone 907 where its secondary recrystallization (annealing) is carried out by the process of the invention, after which it passes through a second equalization zone 1C and a cooling zone 2C before being evacuated through the outlet opening
906. Application of the invention to the heat treatment of the
<EMI ID = 31.1>
particularly advantageous with regard to the efficiency of use of the entire installation. Needless to say, all of this also applies to the heat treatment of sheet steel.
FIG. 27 illustrates, by way of example, the application of the invention to the heat treatment of a stack of steel sheets. The stack 909 moves longitudinally in the direction indicated by the arrow E at a speed chosen as a function of the growth rate of the crystals of the metal. Two inductors 908a and <EMI ID = 32.1>
perpendicular to the displacement of the stack 909, at a speed chosen so as to prevent an appreciable difference in pressure from being manifested along the width of the stack 909. It goes without saying that it is also possible, as an alternative solution , to have a plurality of immobile and spaced apart inductors on a transverse line, perpendicular to the longitudinal translation of the stack 909.
One of the great advantages of the invention consists in that it lends itself to a heat treatment approximately ten times faster than that carried out by the conventional process. Indeed, the conventional heat treatment of strip or sheet steel over its entire width by unidirectional heating by means of an external heat source is carried out for example at a rate of approximately 25 mm / hour and, in case bidirectional heating, about 50 mm / hour at most, while the present invention allows to work at a rate say 600 mm / hour (lcm / minute). Needless to point out the great economic benefits
that presents the heat treatment of electromagnetic steel by the rapid process of the invention.
CLAIMS.
1.- Process for the production of strip or electromagnetic steel sheet with grain oriented by annealing, carried out with a view to
primary recrystallization of the metal, strip or
electromagnetic steel sheet cold rolled to its final thickness, followed by secondary recrystallization annealing by heating carried out so that all the parts of the strip or sheet located over its entire width or length pass through the intermediate zone between the temperature ranges for primary recrystallization and secondary recrystallization with a predetermined temperature gradient, characterized in that said secondary recrystallization annealing is carried out by main heating of at least one of the ends of a steel strip coil or of a stack of a plurality
of steel sheets.