CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -
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Association sans but lucratif -
Vereniging zonder winstoogmerk
à BRUXELLES, (Belgique).
Procédé de refroidissement de bandes métalliques minces.
La présente invention concerne le refroidissement forcé de
bandes métalliques minces, en particulier en acier. Elle vise notamment l'opération de refroidissement pratiquée dans les
lignes continues de traitement thermique des bandes minces.
On sait que si le refroidissement appliqué n'est pas homogène,
les bandes peuvent, à l'état final, présenter de graves défauts. A cet égard, on peut citer le manque de planéité, qui
se manifeste lorsque les tensions ont dépassé localement la
limite d'élasticité du matériau pendant le refroidissement.
Les bandes peuvent également présenter des vermiculures, c'està-dire des marques de déformation plastique, qui apparaissent lorsque la limite d'élasticité du matériau est atteinte pour
une certaine température du produit et que la caractéristique
de traction du matériau présente un palier à cette tempéra-
<EMI ID=2.1> Pour tenter de prévenir l'apparition de ces deux types de défauts, on a déjà proposé divers procédés mettant en oeuvre des méthodes pour un refroidissement relativement doux.
Une première méthode connue consiste à appliquer un refroidissement par soufflage d'air, pour lequel le coefficient d'é-
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refroidissement assez lent, qui nécessite une longue durée d' application et par conséquent l'utilisation d'installation de refroidissement de grande longueur. La consommation d'air comprimé* et le coût de l'opération sont en conséquence élevés.
On connaît une autre méthode de refroidissement qui consiste
à immerger la bande mince dans de l'eau maintenue à sa température d'ébullition. Dans ce cas, le coefficient d'échange de
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lition en film, c'est-à-dire lorsque la température de surface du produit est supérieure à 300[deg.]C. En dessous de cette
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rapidement et le refroidissement par immersion dans l'eau bouillante ne permet pas toujours d'obtenir une bande plane et exempte de vermiculures. En outre, ce refroidissement est également assez lent et présente à cet égard les mêmes inconvénients que le refroidissement par soufflage d'air.
La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés. A cet effet, le procédé de l'invention assure un refroidissement intense de la bande, tout en permettant d'obtenir un produit de qualité, présentant une excellente planéité et exempt de vermiculures.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, dans lequel on soumet une bande métallique mince à un refroidis sèment par projection d'un agent réfrigérant, est essentiellement caractérisé en ce que le dit refroidissement comporte une phase, dite à basse intensité, au cours de laquelle le
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Selon une mise en oeuvre intéressante du procédé de l'invention, on exécute en premier lieu la phase de refroidissement
à basse intensité, jusqu'à ce que la bande ait atteint une température prédéterminée, et ensuite la phase de refroidissement à haute intensité.
Egalement selon l'invention, il a été trouvé avantageux d'interrompre la première phase de refroidissement lorsque la surface de la bande a atteint une valeur comprise entre 3500C et
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Toujours selon l'invention, il peut être intéressant de prévoir une phase de refroidissement supplémentaire, dite à intensité intermédiaire, qui se situe de préférence entre la phase à basse intensité et la phase à haute intensité.
Dans le cadre de l'invention, il s'est avéré particulièrement intéressant de refroidir la bande au moyen de jets, par exemple d'eau, disposés de façon à couvrir la totalité de la surface de la bande. L'eau peut éventuellement être chaude et/ou projetée sous forme d'un brouillard.
Dans ce cas, il est intéressant d'utiliser le même agent réfrigérant dans les diverses phases de refroidissement, la différence d'intensité étant obtenue en ajustant le débit total
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, effectué en modifiant soit le nombre de jets d'agent réfrigé-
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soi.
A titre d'exemple, on va décrire à présent une application du procédé de l'invention au refroidissement en deux phases d'une bande mince au moyen de jets d'eau, en faisant référence aux figures annexées.
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Sur la figure 1, la bande A se déplaçant dans la direction de la flèche B, est soumise à l'action de jets d'eau disposés en quinconce, dont seuls les trois jets d'axe perpendiculaire à la bande aux points C, D et E sont représentés. On a également indiqué 5 points, numérotés 0, 1, 2, 3, et 4 situés à distance croissante du point C, ainsi qu'un point 5 situé à égale distance des points C, D et E.
Les figures 2 à 5 traduisent les résultats obtenus par une opération de refroidissement, soit uniquement à haute intensité
(fig. 2 et 3), soit uniquement à basse intensité (fig. 4 et 5) .
La figure 2 montre les courbes 0 à 5 donnant l'évolution de la densité de flux calorifique en fonction de la température superficielle de la bande, correspondant respectivement aux points 0 à 5 indiqués à la figure 1. Ces courbes traduisent un refroidissement à haute intensité pour lequel le coeffi-
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Ces courbes sont séparées les unes des autres, ce qui révèle une hétérogénéité sensible du refroidissement appliqué.
On a représenté à la figure 3, l'évolution des contraintes d'origine thermique, superposées à la traction dans la bande
(20 N/mm<2>), en fonction de la température superficielle de la bande, toujours dans le cas du refroidissement à haute intensité de la figure 2. Ces courbes montrent qu' il se développe dans la bande, des contraintes de compression (ligne passant par le point 0) et des contraintes de traction (ligne passant parle point 4) . Il apparaît également que la différence maximale entre les contraintes de traction et de compression se manifeste pour une température de la bande de l'ordre de 300[deg.]C. Sur cette figure 3, on a également représenté l'évolution de la limite d'élasticité Re de la bande, en fonction de sa température, ainsi que le point M d'apparition du palier dans la courbe de traction.
L'examen de ces courbes montre qu'au voisinage du point d'apparition du palier, la contrainte de traction est supérieure
à la limite d'élasticité. Il en résulte que la bande traitée de cette façon présente un défaut de planéité ainsi que des vermiculures. On calcule que dans ces conditions, la longueur de refroidissement nécessaire pour ramener la bande à une tem-
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Une bande identique, se déplaçant également à une vitesse de
109 m/min., a été soumise à un refroidissement à basse intensité, avec un coefficient d'échange de chaleur moyen de 1,9
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La figure 4 montre les courbes traduisant l'évolution de la densité de flux calorifique en fonction de la température superficielle de la bande, respectivement aux points 0 à 5 de la figure 1. L'écart entre les courbes révèle également une hétérogénéité de refroidissement assez sensible, mais plus <EMI ID=14.1> La figure 5 montre que la différence maximale entre les contraintes de traction et de compression est nettement moins importante qu'à la figure 3. En outre, ces contraintes ne dépassent en aucun point la limite d'élasticité du matériau. Les bandes refroidies à basse intensité ne présentent donc pas de défaut de planéité ni de vermiculures. En revanche, la longueu de refroidissement nécessaire pour atteindre une température inférieure à 170[deg.]C est égale à 1,61 m.
Elle est donc 2,2 fois plus élevée que dans le cas du refroidissement à haute intensité, ce qui entraîne une consommation totale accrue d'agent de refroidissement.
La même bande a enfin été soumise au procédé de refroidissement
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contraintes de traction et de compression dans la bande, en fonction de la température d'interruption de la phase I.
Dans un premier cas, les points de percée des axes des jets de
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droites parallèles à l'axe longitudinal de la bande. Ce cas est illustré par la courbe 1 de la figure 6. Le point P de cette courbe correspond à une interruption de La phase I à
750[deg.]C; le refroidissement se déroule tout entier en phase II
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ture d'interruption est inférieure à 300[deg.]C, on est ramené au cas où le refroidissement est entièrement effectué en phase I;
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reste constante et égale à 78 NI= <2>. Une température intermé-
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Dans une seconde disposition, les jets de la phase II sont décalés transversalement d'un demi-pas par rapport à ceux de la phase I. Ce cas correspond à la courbe 2 de la figure 6. Les
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de moins de 300[deg.]C d'autre part, sont identiques à ceux de la courbe 1. On constate cependant que lorsque la température d'
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Pour réaliser une température d'interruption de 450[deg.]C dans le
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doivent avoir des longueurs respectives de 0,88 m et 0,30 m, soit une longueur totale de 1,18 m.
Le procédé de l'invention permet donc de réduire la durée du refroidissement, dans ce cas de 27 %. et par conséquent la consommation d'agent réfrigérant, par rapport au refroidissement à basse intensité, tout en évitant l'apparition de défauts de planéité et de vermoulures dans les bandes.
Il est possible, par le procédé de l'invention, de réduire encore la longueur, donc la durée du refroidissement sans altérer la qualité de la bande. La courbe 2 donne, pour une tem-
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mais ne nécessite qu'une longueur de 0,53 m (phase I) + 0,47 m
(phase il) - 1 m, pour atteindre une température finale infé-
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leur la plus basse réalisable par un refroidissement à basse intensité (courbe 1) , mais avec une longueur de 1 m au lieu
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REVENDICATIONS.
1. Procédé de refroidissement d'une bande métallique mince en mouvement, par projection d'un agent réfrigérant sur la surface de la bande, caractérisé en ce que le dit refroidissement comporte une phase, dite à basse intensité, au cours de laquelle le coefficient d'échange de chaleur détini à 600[deg.]C
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intensité, au cours de laquelle le coefficient d'échange de
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