CA1269257A - Procede de protection d'un metal solide contre l'oxydation - application au laminage - Google Patents
Procede de protection d'un metal solide contre l'oxydation - application au laminageInfo
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Abstract
La présente invention concerne un procédé et une installation de protection d'un métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comporte des enceintes d'inertage (7) alimentées en gaz inerte et enfermant la table d'attente (3), dans le cas où le laminage est effectué au moyen d'un train à bande, ou situées de part et d'autre des cylindres pousseurs, autour des ébauches à laminer, lorsque le laminage est réalisé au moyen d'un laminoir planétaire. Figure 1.
Description
5~7 La presente invention concerne un procede et une installation de protection d'un metal solide contre l'oxydation pendant une operation de lamunage.
Certains procedes metallurgiques, effectues sur les metaux solides chauffes et au contact de l'oxygène de l'air, entraînent la formation de couches d'oxyde qui nuisent à la qualite de surface du produit fini. Ce problème est bien connu dans le cas du traitement thermique où l'on utilise des atmosphères contrôlees reductrices constituees par un gaz porteur, tel que l'a~ote, l'argon ou un melange de ces gaz avec l'hydrog~ne, auquel on ajoute eventuellement un gaz actif (hydrocarbure). Ces atmosphères permettent soit de ma~triser l'etat de surface du metal, soit de modifier la cQ~position superficielle du metal, par exe~lple en le carburant, mais dans tous les cas elles evitent l'oxydation.
Dans le cas des traitements thermiques le problème de l'oxydation des metaux solides soumis à ces traitements est resolu grace à l'existence d'un confinement de l'atmosphère dû au four. Toutefois, ce confmement n'existe pas dans le cas d'autres procedes metallurgiques tels que le laminage.
Dans le cas particulier du lamunage les problèmes d'oxydation et de decalaminage qu'ils exigent sur une chaîne de laminage sont très importants. En effet, les operations suivantes apparaissent successivement sur une telle chaine de laminage :
a) Entre le four et le train deyrossisseur, le decalaminage est realise mecaniquement et il est base sur la difference de plasticite entre l'oxyde superficiel form~ et le metal ;
b) Au cours du degrossissage, le decalaminage est réalisé au moyen de cages de decalaminage intercalées, fonctionnant avec de l'eau sous pression élevée de l'ordre de 100 à 150 bars ;
c) En aval de la cage degrossisseuse, un nouveau decapage hydraulique est effectué, avant la cage finisseuse, afin d'éliminer la calamine formee sur la table d'attente ;
d) Enfin, un décapage à l'acide est realise après le refroidisseur, pour éliminer les defauts de surface.
Ces multiples operations entrainent un certain nombre d'inconvénients, à sa~ir une perte de metal par oxydation, une consommation d'énergie supplementaire due au decalaminage à l'eau sous 1~69~5 ~
pression, une baisse sensible de la temperature du metal entra~nee par le decalaminage à l'eau, et la recherche de debouches p~ur les sulfates et chlorures de fer resultant du decapage acide.
Face à une telle situation, on observe acb~ellement une tendance à une evolution probable de l'operation de lamunage. Par exemple, dans le cas du laminage à chaud, on envisage l'utilisation du laminoir planetaire qui permet de fortes reductions d'epaisseur en une seule passe. Cette technique im~ose une très faible vitesse dlentree du métal dans le laminoir planetaire afin d'eviter d'atteindre des vitesses trop elevees en sortie. Toutefois, ceci favorise une réoxydation du metal avant son entree dans le laminoir planetaire. Par ailleurs, un decalamLnage mecanique par grenaillage n'est pas envisageable car il poserait des problemes de conditions de travail, d'implantation et d'incrustation dans le metal.
La presente invention vise à remedier à ces inconvenients en procurant un procede permettant d'obtenir, par des moyens tres simples, une protection du metal contre l'oxydation pendant une operation de laminate.
A cet effet, ce procede de protection d'un metal solide contre 1'oxydation pendant une operatio~ de laminage au moyen d'un train de laminage à bande ou d'un laminoir planetaire, est caracterise en ce que l'on fait passer l'ebauche à laminer, en a~ont d'une ou des cages de laminage, à travers une enceinte dans laquelle est injecte en permanence un gaz merte.
Dans le cas où le la~inage est effectue au moyen d'un train à
bande, on realise l'inertage de l'ensemble de la table d'attente situee en amont de la cage finisseuse.
Dans le cas où le lamunage est effectue au moyen d'un laminoir planetaire, on réalise l'inertage dans des enceintes situees respectivement en amont et en aval des cylindres pousseurs situes eux-me^mes en amont des cylindres de travail.
L'invention a egalement pour objet une installatio3~ pour la mise en oeuvre du procede suivant l'invention, caracterisee en ce qu'elle co~pDrte des enceintes d'inertage alimentees en gaz inerte et enfermant la table d'attente, dans le cas où le lamunage est effectue au moyen d'un train à bande, ou situees de part et d'autre des cylindres pousseurs, autour des ebauches à laminer, lorsque le laminage est réalise au moyen d'un laminoir planétaire.
L'invention concerne donc une installation pour la protection d'une ebauche en metal solide contre l'oxydation pendant une operation de laminage, caracterisee en ce ~u'elle compor~e en combinaison:
une cage de laminage disposee le long du parcours de l'ebauche à laminer;
des moyens pour ~aire avancer l'ebauche le long dudit parcours à travers la cage de laminage;
une enceinte situee le long dudit parcours en amont de la cage de laminage, l'ébauche se déplaçant le long dudit parcours à travers la caye de laminage;
une pluralité de chambres de répartition de gaz inerte disposées dans l'enceinte de fason à
diriger du gaz inerte vers l'ebauche en une pluralite d'endroits à distance l'un de l'autre le long du parcours de ladite ebauche, lesdites chambres de répartition assurant des diminutions successives de pression de gaz inerte avant que ce dernier n'atteigne ladite ebauche et produisant une vitesse d'éjection des gaz inférieure à environ 0,5 m/sec; et des moyens d'injection de gaz inerte dans les chambres de répartition de gaz situées dans ladite enceinte.
L'invention concerne aussi un procédé pour la protection d'une ébauche en métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage, caractérisé par la combinaison des étapes suivantes:
l'on fait passer l'ébauche à laminer dans un laminoir planétaire à travers une cage de laminage;
l'on fait passer l'ébauche à travers une enceinte en amont de la cage de laminage;
.~ .
~ 3a l'on in~ecte un gaz inerte dans ladite enceinte vers l'ébauche en une pluralité d'endroits à
distance l'un de l'autre le long du parcours de l'ébauche; et on augmente de fa~on progressive la vitesse d'injection du gaz inerte en des points d'in~ection successifs le long dudit parcours et l'on s'assure que la vitesse d'in~ection de gaz inerte reste inférieure àenviron 0 5 m/sec.
On décrira ci-après à titre d'exemples non limitatifs diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel:
- la figure 1 est une vue en coupe~ verticale et longitudinale schemati~ue d'une installation de laminage mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention dans le cas d'un train de laminage à
bande;
- la figure 2 est une vue en coupe verticale et longitudinale schématique d 7 une installation de :~ laminage à laminoir planétaire;
- la figure 3 est une vue en perspective partielle d'une chambre de répartition du gaz inerte;
: - la figure 4 est une vue en coupe verticale- et ! longitudinale schematique de la partie amont d'une : enceinte d'inertage enfermant une table d'attente :: : d'un train de laminage a bande;
- la figure 5 est une vue en coupe verticale et : : transversale schématique faite suivant la ligne V-V.
de la figure 4;
- la figure 6 est une vue en coupe verticale et longitudinale schematique partielle d'une variante d'exécution d'une enceinte d'inertage.
Sur la figure 1 est représentée une installation de laminage de brames comportant successivement un four 1 une cage dégrossisseuse 2 ~-25~7 3b une table d'at-tente 3, une cage finisseuse 4 et un refroidisseur ~, à travers lesquels passent successivement des brames 6 devant etre laminées.
Suivant l'invention, l'ensemble de la table d'attente 3 est enfermé dans une enceinte d'inertage 7 qui comporte, au-dessus de la table proprement dite 3, plusieurs chambres de repartition de gaz inerte 8 disposées à la partie supérieure de l'enceinte d'inertage 7 et dirigeant, vers les brames 6 se trouvant sur la table d'attente 3, des courants de gaz inerte dont le débit peut etre réglé
individuellement ou globalement. Ces chambres de répartition 8 sont reliées ensemble, par l'intermédiaire de canalisations 9, à une source 10 de gaz inerte, lequel peut être de l'azote.
Le procédé suivant l'invention permet ainsi de limiter la formation de calamine sur les brames 6 se trouvan-t sur la table d'attente 3, avant leur passage dans le train finisseur 4.
~9~5~7 D~ls l'exemple illustré sur la figure 2, le procédé suivant l'invention est applique a l'inertage de brames laminees au moyens d'un laminoir planétaire. Ce laminoir comporte, à la sortie d'une décalamineuse mecanique 11, un premier ensemble de cylindres pousseurs 12, lequel est 5UiVi d'un ensemble de cylindres de travail 13. Pour assurer la protection de la brame 14 en cours de laminage, on prévoit en outre des enceintes d'inertage 15 et 16 analogues, dans leur principe, à
l'enceinte d'inertage 7, l'enceinte d'inertage 15 etant disposee entre la décalamineuse 11 et l'ensemble de cylindres pousseurs 12 tandis que l'autre enceinte d'inertage 16 est disposee entre les cylindres pousseurs 12 et l'ensemble de cylindres de travail 13. Là encore, chacune des enceintes d'inertage 15, 16 comporte plusieurs chambres de repartition 8 disposees au-dessus de la brame et dirigeant vers cette dernière des courants de ga~ inerte en provenance de sources correspondantes 10.
De manière inattendue, on a constate que l'application du procedé selon l'invention dans le cas d'un train planetaire tel que decrit sur la figure 2 permettait non seulement d'abaisser la rugosite de la surface du produit lamine avant l'etape de decapage final~ mais également d'abaisser néttement la rugosité après decapage, permettant d'atteindre une rugosite de surface proche de celle obtenue pour les memes produits sur un train à bande (sans inertage).
LR tableau ci-dessous montre les resultats comparatifs obtenus.
: : sans : avec inertage : reference inertage train à bande m :R~: 23 ~ 9 : 8 : 8 :12 : 8 : avant :RP: 10 : 4 : 4 : 3 : 3 : 6 : 5 : decapage:RA:1.5 : 0.7 : 0.8 : 0.7 : 0.8 : 0.6 : 1 :
: ~m :R~: 24 :31 : 21 : 16 : 19 :14 : 11 : après :RP: 12~5 : 15 : 10 : 7 :7.5 : 5 : 6 : decapage:RA: 3.7 : 4.2 : 2.2 : 1.8 : 2.1 : 1.3 :
.
_ _ _ __ _ __ :
Dans ce tableau, RT = rugosite to-tale (mlcrons) ,, ~
~ ~ ~}~ ~ 57~
RP = profondeur moyenne RA = différence moyenne avec RP
Les Eigures 3A et 3B représentent une vue schématique d'un exem-ple de realisation d'une chambre de répartition 8 selon l'invention.
Celle-ci, de forme parallélépipédique est reliée par une canalisation 9 à la source de gaz inerte, et s'étend parallèlement et transversalement au-de6sus des brames d'acier. La canalisation 9 débouche dans une chambre de détente 108 limitée par une cloison verticale 18 reliée a la face supérieure 109 de ladite chambre 8. Cet-te cloison e~t placée devant l'arrivée de gaz iner-te, sous pression, et est chargée d'assurer la détente de ce gaz, de sorte que la pression Pl dans la chambre 108 est inferieure à la pression atmosphérique. La largeur de cette cloison (sa dimension parallèle à la fente 21) sera de pre~érence inférieure à 5 fois le diamètre D de la canalisation 9, celle-ci débouchan-t dans un plan de symétrie vertical de la chambre 8, plan perpendiculaire à la fen-te 21, de manière a assurer une symétrie de répartition du gaz inerte dans ladite chambre. La distance d3 entre la cloison 18 et la canalisation 9 est telle que la variation de pression entre la chambre de détente 108 et la chamhre de répartition 8 est inférieure ou égale à 0,4 mbars. L'arrête inférieure de la cloison 18 délimite, avec les parois 110 et 111, ainsi que la cloison 19, la chambre de répartition du gaz inerte, dans laquelle la pression du gaz s'homogénise. Cette cloison 19 est solidaire de la face 111 de la chambre 8, sur toute sa longueur. Les cloisons 18 et 19 du fait de leurs positions et de leurs dimensions relatives (la cloison 19 se termine par une arrête horizontale située à une distance dl au-dessus de llarrête inférieure de la cloison 18) définissant une première chicane pour le passage du gaz inerte.
De préférence, la section dans un plan vertical de la chambre de détente (soit d3 x d4) sera sensiblement égale à la section de la pre-mière chicane (soit d2 x dl) afin d'éviter tout phénomène d'accélération des gazv Les parois 109, 112 et la cloison 19 définissent une chambre de répartition du gaz 102, créant une seconde chicane dans le trajet dudit gaz qui doit s'évacuer par la fente 21, de largeur reglable, située sur la face inférieure 111 de la chambre 8, ladite fente s'étendant sur toute la largeur de la chambre 8, parallèlement aux arrêtes de celle-ci. La pression P2 dans cette chambre est telle que la di~férence de pression (P2 - Pl) ~npose une vitesse d'éjection des gaz par la fente 21 ~Z' ~692~
inférieure à 0,5 m/s. La largeur plus ou moins importante de cette fente permet de faire varier le debit, à vitesse des gaz constante. Dans ce but, le volet 22 qui contrôle l'ouverture de la fente peut avantageusement cooperer avec le circuit de mesure d'oxygène au voisinage de la brame mentionne plus bas. Il suffit, par exemple de faire un echantillonnage de la valeur mesurée de concentrati~n d'oxygène, à des intervalles de temps déterminés et lorsque la différence entre la valeur mesurée et la valeur de consigne est superieure ~ une valeur prédéterminee, ccmmander l'avance dans un sens ou dans l'autre du volet, sur une longueur prédéterminée. On obtient ainsi un contrôle automatique du débit en fonction de lioxygène présent.
Le réglage du débit de gaz inerte, par exemple d'azote, peut être effectué automatiquement en fonction de la pression partielle d'oxygène au voisinage de la brame. Pour cela, on mesure la concentration en oxygène à proximité de la brame à l'aide d'une sonde dont le signal est comparé à une valeur de consigne. Lorsque la valeur mesurée est supérieure à la valeur de consigne, ceci déclenche la commande de débit de gaz inerte (ou l'augmentation de la valeur de dé~bit) de la chambre correspondante jusqu'à ce que la valeur mesuree par la sonde redevienne inférieure à la valeur de consigne. Cette régulation peut être effectuée pour l'ensemble des chambres de répartition 8 d'une m~me enceinte d'inertage (à l'aide d'une seule sonde) ou de préférence individuellement pour chacune de ces chambres 8. Dans ce cas, ceci permet de co~parer la valeur mesurée par chaque sonde à oxygene à une valeur de consigne différente selon chaque chambre. On peut par exemple tolérer plus d'oxy~ène aux extrémités de la table d'attente que dans la partie centrale.
Si on se réfère maintenant aux figures 4 et 5, on y voit une mcdification de l'installation permettant de tenir compte du fait que, dans certains cas, les brames 6 arrivent du four avec une forme incurvee vers le haut, à leur partie antérieure. De ce fait~ ces brames 6 pourraient venir heurter la paroi frontale et transversale 7a, située en amont, de chaque enceinte d'inertage 7. Pour remédier à cet inconvénient, suivant ~me variante d'execution de l'invention, la partie superieure de l'enceinte d'inertage 7 est ntée pivotante autour d'un axe horizontal et longitudinal 23 s'étendant d'un coté de la table d'attente 3 et cette partie supérieure de 1'enceinte d'inertage 7 est accouplée à un , ~692~
dispositif elevateur tel qu'un verin 24. De ce fait, si une brame 6 vient heurter, du fait de sa cambrure, la paroi frontale 7a, il suffit de sculever, au moyen du verin 24, la partie superieure de l'enceinte d'inertage 7, en la faisant pivoter autour de l'axe longitudinale 23, pour permettre ~ la brame de passer.
Pour eliminer l'inconvenient precite, on peut prevoir d'autres moyens, par exemple en soulevant l'ensemble de la partie superieure de l'enceinte d'inertage 7 suivant un mouvement de translation verticale.
Dans la variante d'exécution illustree sur la figure 6, l'enceinte d'inertage 7 comporte une pluralité de chambres de repartition 25 qui sont constituees par des boîtes cylindriques ouvertes à leur partie inferieure et raccordees à la paroi horizontale supérieure 7b de l'enceinte d'inertage 7, le long d'orifices 26 menages dans cette paroi 7b pour l'entree du gaz inerte. Chacune des chambres de repartition 25 est surmontee d'une chambre de detente 27, egalement cylindrique et de plus petit diamètre, et qui est raccordee, par la canalisation 9, à la source de gaz inerte 10. Dans cette chambre de detente 27 est monte un ecran horizont l 28 formant chicane. Les bo~tes ou ch~mbres de repartition 25 sont disposees, dans la partie amont de l'enceinte d'inertage 7, de maniere à assurer un debit et une repartition appropriee des courant de gaz inerte introduits dans l'enceinte d'inertage. Ces courant à d~bit important assurent une forte dilution de la quantite d'oxygene qui est aspiree dans l'enceinte d'inertage 7, lorsqu'une brame 6 y penetre.
Comme on peut le voir sur la figure 6, l'enceinte d'inertage 7 peut egalement comporter, en dessous de la table d'attente 3, des rampes de diffusion de gaz inerte 29 dirigeant des courants de ce gaz vers le haut/ en direction des rouleaux de la table d'attente 3, paur diluer dans cette zone l'oxygène qui est entrainé par les rouleaux de la table d'attente 3.
;La p æoi ~rontale amont 7a de l'enceinte d'inertage 7 presente naturellement une ouverture de dimensions suffisantes pour permettre le passage des bram~es 6. Cette ouverture peut être fermee en permanence, pour eviter l'entree de l'oxygene exterieur, au moyen dlun rideau gazeux ~(gaz inerte) souffle en travers de cette ouverture. Celle-ci peut être ;egalement obturee par une porte etanche 31 coulissant verticalement et pouvant etre abaissée pour fermer l'ouverture de la paroi frontale 7a, .
tant qu'une brame 6 ne doit pas 8tre introduite dans l'enceinte d'inertage 7.
La figure 7 représente un exe~ple de réalisation particulierement performant du procéde selon l'invention.
Les brames Bl, B2~ ~.. sont en attente sur le tapis T dans l'enceinte H qui est remplie de gaz inerte. Celui-ci est injecte par les chambres Hl, H2 et H3 ayant respectivement une vitesse d'injection de gaz Vl, V2 et V3 et plac~es successivement et respectivement à une distance Ll, L2 et L3. Le sens d'avance des brames est indique par la flèche E'4.
Dans ces conditions, on a constate, de manière inattendue, qu'on obtenait moins de calamine sur les brames (cxydation) en augmentant progressivement la vitesse d'éjection des gaz des chambres Hl, H2 et H3 et non en instaur~nt une plus forte vitesse (et donc un plus fort debit) à l'entrée de l'enceinte H, soit dans la chambre Hl, comme on avait pu le penser jusqu'alors. Bien entendu, la vitesse d'ejection doit rester inferieure à 0,5 m/s.
A titre d'exemple et pour une chambre H de 20 mètres de long, dans laquelle sont en attente des brames à une temperature de l'ordre de 1150C, on a place trois chambres à des distances respectives Ll = 3 mètres, L2 = 6 mètres et L3 = 6 ~tres. Les vitesses Vl, V2 et V3 etaient respectivement de 0,16 mls, 0,33 m/s et de 0,5 m/s. On obtient ainsi des brames ayant les qualites de rugosite n~ntionnées dans les tableaux plus haut sous la rubrique "~m avant décapage - avec inertage" (essais 3, 4, 5 et 6).
Certains procedes metallurgiques, effectues sur les metaux solides chauffes et au contact de l'oxygène de l'air, entraînent la formation de couches d'oxyde qui nuisent à la qualite de surface du produit fini. Ce problème est bien connu dans le cas du traitement thermique où l'on utilise des atmosphères contrôlees reductrices constituees par un gaz porteur, tel que l'a~ote, l'argon ou un melange de ces gaz avec l'hydrog~ne, auquel on ajoute eventuellement un gaz actif (hydrocarbure). Ces atmosphères permettent soit de ma~triser l'etat de surface du metal, soit de modifier la cQ~position superficielle du metal, par exe~lple en le carburant, mais dans tous les cas elles evitent l'oxydation.
Dans le cas des traitements thermiques le problème de l'oxydation des metaux solides soumis à ces traitements est resolu grace à l'existence d'un confinement de l'atmosphère dû au four. Toutefois, ce confmement n'existe pas dans le cas d'autres procedes metallurgiques tels que le laminage.
Dans le cas particulier du lamunage les problèmes d'oxydation et de decalaminage qu'ils exigent sur une chaîne de laminage sont très importants. En effet, les operations suivantes apparaissent successivement sur une telle chaine de laminage :
a) Entre le four et le train deyrossisseur, le decalaminage est realise mecaniquement et il est base sur la difference de plasticite entre l'oxyde superficiel form~ et le metal ;
b) Au cours du degrossissage, le decalaminage est réalisé au moyen de cages de decalaminage intercalées, fonctionnant avec de l'eau sous pression élevée de l'ordre de 100 à 150 bars ;
c) En aval de la cage degrossisseuse, un nouveau decapage hydraulique est effectué, avant la cage finisseuse, afin d'éliminer la calamine formee sur la table d'attente ;
d) Enfin, un décapage à l'acide est realise après le refroidisseur, pour éliminer les defauts de surface.
Ces multiples operations entrainent un certain nombre d'inconvénients, à sa~ir une perte de metal par oxydation, une consommation d'énergie supplementaire due au decalaminage à l'eau sous 1~69~5 ~
pression, une baisse sensible de la temperature du metal entra~nee par le decalaminage à l'eau, et la recherche de debouches p~ur les sulfates et chlorures de fer resultant du decapage acide.
Face à une telle situation, on observe acb~ellement une tendance à une evolution probable de l'operation de lamunage. Par exemple, dans le cas du laminage à chaud, on envisage l'utilisation du laminoir planetaire qui permet de fortes reductions d'epaisseur en une seule passe. Cette technique im~ose une très faible vitesse dlentree du métal dans le laminoir planetaire afin d'eviter d'atteindre des vitesses trop elevees en sortie. Toutefois, ceci favorise une réoxydation du metal avant son entree dans le laminoir planetaire. Par ailleurs, un decalamLnage mecanique par grenaillage n'est pas envisageable car il poserait des problemes de conditions de travail, d'implantation et d'incrustation dans le metal.
La presente invention vise à remedier à ces inconvenients en procurant un procede permettant d'obtenir, par des moyens tres simples, une protection du metal contre l'oxydation pendant une operation de laminate.
A cet effet, ce procede de protection d'un metal solide contre 1'oxydation pendant une operatio~ de laminage au moyen d'un train de laminage à bande ou d'un laminoir planetaire, est caracterise en ce que l'on fait passer l'ebauche à laminer, en a~ont d'une ou des cages de laminage, à travers une enceinte dans laquelle est injecte en permanence un gaz merte.
Dans le cas où le la~inage est effectue au moyen d'un train à
bande, on realise l'inertage de l'ensemble de la table d'attente situee en amont de la cage finisseuse.
Dans le cas où le lamunage est effectue au moyen d'un laminoir planetaire, on réalise l'inertage dans des enceintes situees respectivement en amont et en aval des cylindres pousseurs situes eux-me^mes en amont des cylindres de travail.
L'invention a egalement pour objet une installatio3~ pour la mise en oeuvre du procede suivant l'invention, caracterisee en ce qu'elle co~pDrte des enceintes d'inertage alimentees en gaz inerte et enfermant la table d'attente, dans le cas où le lamunage est effectue au moyen d'un train à bande, ou situees de part et d'autre des cylindres pousseurs, autour des ebauches à laminer, lorsque le laminage est réalise au moyen d'un laminoir planétaire.
L'invention concerne donc une installation pour la protection d'une ebauche en metal solide contre l'oxydation pendant une operation de laminage, caracterisee en ce ~u'elle compor~e en combinaison:
une cage de laminage disposee le long du parcours de l'ebauche à laminer;
des moyens pour ~aire avancer l'ebauche le long dudit parcours à travers la cage de laminage;
une enceinte situee le long dudit parcours en amont de la cage de laminage, l'ébauche se déplaçant le long dudit parcours à travers la caye de laminage;
une pluralité de chambres de répartition de gaz inerte disposées dans l'enceinte de fason à
diriger du gaz inerte vers l'ebauche en une pluralite d'endroits à distance l'un de l'autre le long du parcours de ladite ebauche, lesdites chambres de répartition assurant des diminutions successives de pression de gaz inerte avant que ce dernier n'atteigne ladite ebauche et produisant une vitesse d'éjection des gaz inférieure à environ 0,5 m/sec; et des moyens d'injection de gaz inerte dans les chambres de répartition de gaz situées dans ladite enceinte.
L'invention concerne aussi un procédé pour la protection d'une ébauche en métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage, caractérisé par la combinaison des étapes suivantes:
l'on fait passer l'ébauche à laminer dans un laminoir planétaire à travers une cage de laminage;
l'on fait passer l'ébauche à travers une enceinte en amont de la cage de laminage;
.~ .
~ 3a l'on in~ecte un gaz inerte dans ladite enceinte vers l'ébauche en une pluralité d'endroits à
distance l'un de l'autre le long du parcours de l'ébauche; et on augmente de fa~on progressive la vitesse d'injection du gaz inerte en des points d'in~ection successifs le long dudit parcours et l'on s'assure que la vitesse d'in~ection de gaz inerte reste inférieure àenviron 0 5 m/sec.
On décrira ci-après à titre d'exemples non limitatifs diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel:
- la figure 1 est une vue en coupe~ verticale et longitudinale schemati~ue d'une installation de laminage mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention dans le cas d'un train de laminage à
bande;
- la figure 2 est une vue en coupe verticale et longitudinale schématique d 7 une installation de :~ laminage à laminoir planétaire;
- la figure 3 est une vue en perspective partielle d'une chambre de répartition du gaz inerte;
: - la figure 4 est une vue en coupe verticale- et ! longitudinale schematique de la partie amont d'une : enceinte d'inertage enfermant une table d'attente :: : d'un train de laminage a bande;
- la figure 5 est une vue en coupe verticale et : : transversale schématique faite suivant la ligne V-V.
de la figure 4;
- la figure 6 est une vue en coupe verticale et longitudinale schematique partielle d'une variante d'exécution d'une enceinte d'inertage.
Sur la figure 1 est représentée une installation de laminage de brames comportant successivement un four 1 une cage dégrossisseuse 2 ~-25~7 3b une table d'at-tente 3, une cage finisseuse 4 et un refroidisseur ~, à travers lesquels passent successivement des brames 6 devant etre laminées.
Suivant l'invention, l'ensemble de la table d'attente 3 est enfermé dans une enceinte d'inertage 7 qui comporte, au-dessus de la table proprement dite 3, plusieurs chambres de repartition de gaz inerte 8 disposées à la partie supérieure de l'enceinte d'inertage 7 et dirigeant, vers les brames 6 se trouvant sur la table d'attente 3, des courants de gaz inerte dont le débit peut etre réglé
individuellement ou globalement. Ces chambres de répartition 8 sont reliées ensemble, par l'intermédiaire de canalisations 9, à une source 10 de gaz inerte, lequel peut être de l'azote.
Le procédé suivant l'invention permet ainsi de limiter la formation de calamine sur les brames 6 se trouvan-t sur la table d'attente 3, avant leur passage dans le train finisseur 4.
~9~5~7 D~ls l'exemple illustré sur la figure 2, le procédé suivant l'invention est applique a l'inertage de brames laminees au moyens d'un laminoir planétaire. Ce laminoir comporte, à la sortie d'une décalamineuse mecanique 11, un premier ensemble de cylindres pousseurs 12, lequel est 5UiVi d'un ensemble de cylindres de travail 13. Pour assurer la protection de la brame 14 en cours de laminage, on prévoit en outre des enceintes d'inertage 15 et 16 analogues, dans leur principe, à
l'enceinte d'inertage 7, l'enceinte d'inertage 15 etant disposee entre la décalamineuse 11 et l'ensemble de cylindres pousseurs 12 tandis que l'autre enceinte d'inertage 16 est disposee entre les cylindres pousseurs 12 et l'ensemble de cylindres de travail 13. Là encore, chacune des enceintes d'inertage 15, 16 comporte plusieurs chambres de repartition 8 disposees au-dessus de la brame et dirigeant vers cette dernière des courants de ga~ inerte en provenance de sources correspondantes 10.
De manière inattendue, on a constate que l'application du procedé selon l'invention dans le cas d'un train planetaire tel que decrit sur la figure 2 permettait non seulement d'abaisser la rugosite de la surface du produit lamine avant l'etape de decapage final~ mais également d'abaisser néttement la rugosité après decapage, permettant d'atteindre une rugosite de surface proche de celle obtenue pour les memes produits sur un train à bande (sans inertage).
LR tableau ci-dessous montre les resultats comparatifs obtenus.
: : sans : avec inertage : reference inertage train à bande m :R~: 23 ~ 9 : 8 : 8 :12 : 8 : avant :RP: 10 : 4 : 4 : 3 : 3 : 6 : 5 : decapage:RA:1.5 : 0.7 : 0.8 : 0.7 : 0.8 : 0.6 : 1 :
: ~m :R~: 24 :31 : 21 : 16 : 19 :14 : 11 : après :RP: 12~5 : 15 : 10 : 7 :7.5 : 5 : 6 : decapage:RA: 3.7 : 4.2 : 2.2 : 1.8 : 2.1 : 1.3 :
.
_ _ _ __ _ __ :
Dans ce tableau, RT = rugosite to-tale (mlcrons) ,, ~
~ ~ ~}~ ~ 57~
RP = profondeur moyenne RA = différence moyenne avec RP
Les Eigures 3A et 3B représentent une vue schématique d'un exem-ple de realisation d'une chambre de répartition 8 selon l'invention.
Celle-ci, de forme parallélépipédique est reliée par une canalisation 9 à la source de gaz inerte, et s'étend parallèlement et transversalement au-de6sus des brames d'acier. La canalisation 9 débouche dans une chambre de détente 108 limitée par une cloison verticale 18 reliée a la face supérieure 109 de ladite chambre 8. Cet-te cloison e~t placée devant l'arrivée de gaz iner-te, sous pression, et est chargée d'assurer la détente de ce gaz, de sorte que la pression Pl dans la chambre 108 est inferieure à la pression atmosphérique. La largeur de cette cloison (sa dimension parallèle à la fente 21) sera de pre~érence inférieure à 5 fois le diamètre D de la canalisation 9, celle-ci débouchan-t dans un plan de symétrie vertical de la chambre 8, plan perpendiculaire à la fen-te 21, de manière a assurer une symétrie de répartition du gaz inerte dans ladite chambre. La distance d3 entre la cloison 18 et la canalisation 9 est telle que la variation de pression entre la chambre de détente 108 et la chamhre de répartition 8 est inférieure ou égale à 0,4 mbars. L'arrête inférieure de la cloison 18 délimite, avec les parois 110 et 111, ainsi que la cloison 19, la chambre de répartition du gaz inerte, dans laquelle la pression du gaz s'homogénise. Cette cloison 19 est solidaire de la face 111 de la chambre 8, sur toute sa longueur. Les cloisons 18 et 19 du fait de leurs positions et de leurs dimensions relatives (la cloison 19 se termine par une arrête horizontale située à une distance dl au-dessus de llarrête inférieure de la cloison 18) définissant une première chicane pour le passage du gaz inerte.
De préférence, la section dans un plan vertical de la chambre de détente (soit d3 x d4) sera sensiblement égale à la section de la pre-mière chicane (soit d2 x dl) afin d'éviter tout phénomène d'accélération des gazv Les parois 109, 112 et la cloison 19 définissent une chambre de répartition du gaz 102, créant une seconde chicane dans le trajet dudit gaz qui doit s'évacuer par la fente 21, de largeur reglable, située sur la face inférieure 111 de la chambre 8, ladite fente s'étendant sur toute la largeur de la chambre 8, parallèlement aux arrêtes de celle-ci. La pression P2 dans cette chambre est telle que la di~férence de pression (P2 - Pl) ~npose une vitesse d'éjection des gaz par la fente 21 ~Z' ~692~
inférieure à 0,5 m/s. La largeur plus ou moins importante de cette fente permet de faire varier le debit, à vitesse des gaz constante. Dans ce but, le volet 22 qui contrôle l'ouverture de la fente peut avantageusement cooperer avec le circuit de mesure d'oxygène au voisinage de la brame mentionne plus bas. Il suffit, par exemple de faire un echantillonnage de la valeur mesurée de concentrati~n d'oxygène, à des intervalles de temps déterminés et lorsque la différence entre la valeur mesurée et la valeur de consigne est superieure ~ une valeur prédéterminee, ccmmander l'avance dans un sens ou dans l'autre du volet, sur une longueur prédéterminée. On obtient ainsi un contrôle automatique du débit en fonction de lioxygène présent.
Le réglage du débit de gaz inerte, par exemple d'azote, peut être effectué automatiquement en fonction de la pression partielle d'oxygène au voisinage de la brame. Pour cela, on mesure la concentration en oxygène à proximité de la brame à l'aide d'une sonde dont le signal est comparé à une valeur de consigne. Lorsque la valeur mesurée est supérieure à la valeur de consigne, ceci déclenche la commande de débit de gaz inerte (ou l'augmentation de la valeur de dé~bit) de la chambre correspondante jusqu'à ce que la valeur mesuree par la sonde redevienne inférieure à la valeur de consigne. Cette régulation peut être effectuée pour l'ensemble des chambres de répartition 8 d'une m~me enceinte d'inertage (à l'aide d'une seule sonde) ou de préférence individuellement pour chacune de ces chambres 8. Dans ce cas, ceci permet de co~parer la valeur mesurée par chaque sonde à oxygene à une valeur de consigne différente selon chaque chambre. On peut par exemple tolérer plus d'oxy~ène aux extrémités de la table d'attente que dans la partie centrale.
Si on se réfère maintenant aux figures 4 et 5, on y voit une mcdification de l'installation permettant de tenir compte du fait que, dans certains cas, les brames 6 arrivent du four avec une forme incurvee vers le haut, à leur partie antérieure. De ce fait~ ces brames 6 pourraient venir heurter la paroi frontale et transversale 7a, située en amont, de chaque enceinte d'inertage 7. Pour remédier à cet inconvénient, suivant ~me variante d'execution de l'invention, la partie superieure de l'enceinte d'inertage 7 est ntée pivotante autour d'un axe horizontal et longitudinal 23 s'étendant d'un coté de la table d'attente 3 et cette partie supérieure de 1'enceinte d'inertage 7 est accouplée à un , ~692~
dispositif elevateur tel qu'un verin 24. De ce fait, si une brame 6 vient heurter, du fait de sa cambrure, la paroi frontale 7a, il suffit de sculever, au moyen du verin 24, la partie superieure de l'enceinte d'inertage 7, en la faisant pivoter autour de l'axe longitudinale 23, pour permettre ~ la brame de passer.
Pour eliminer l'inconvenient precite, on peut prevoir d'autres moyens, par exemple en soulevant l'ensemble de la partie superieure de l'enceinte d'inertage 7 suivant un mouvement de translation verticale.
Dans la variante d'exécution illustree sur la figure 6, l'enceinte d'inertage 7 comporte une pluralité de chambres de repartition 25 qui sont constituees par des boîtes cylindriques ouvertes à leur partie inferieure et raccordees à la paroi horizontale supérieure 7b de l'enceinte d'inertage 7, le long d'orifices 26 menages dans cette paroi 7b pour l'entree du gaz inerte. Chacune des chambres de repartition 25 est surmontee d'une chambre de detente 27, egalement cylindrique et de plus petit diamètre, et qui est raccordee, par la canalisation 9, à la source de gaz inerte 10. Dans cette chambre de detente 27 est monte un ecran horizont l 28 formant chicane. Les bo~tes ou ch~mbres de repartition 25 sont disposees, dans la partie amont de l'enceinte d'inertage 7, de maniere à assurer un debit et une repartition appropriee des courant de gaz inerte introduits dans l'enceinte d'inertage. Ces courant à d~bit important assurent une forte dilution de la quantite d'oxygene qui est aspiree dans l'enceinte d'inertage 7, lorsqu'une brame 6 y penetre.
Comme on peut le voir sur la figure 6, l'enceinte d'inertage 7 peut egalement comporter, en dessous de la table d'attente 3, des rampes de diffusion de gaz inerte 29 dirigeant des courants de ce gaz vers le haut/ en direction des rouleaux de la table d'attente 3, paur diluer dans cette zone l'oxygène qui est entrainé par les rouleaux de la table d'attente 3.
;La p æoi ~rontale amont 7a de l'enceinte d'inertage 7 presente naturellement une ouverture de dimensions suffisantes pour permettre le passage des bram~es 6. Cette ouverture peut être fermee en permanence, pour eviter l'entree de l'oxygene exterieur, au moyen dlun rideau gazeux ~(gaz inerte) souffle en travers de cette ouverture. Celle-ci peut être ;egalement obturee par une porte etanche 31 coulissant verticalement et pouvant etre abaissée pour fermer l'ouverture de la paroi frontale 7a, .
tant qu'une brame 6 ne doit pas 8tre introduite dans l'enceinte d'inertage 7.
La figure 7 représente un exe~ple de réalisation particulierement performant du procéde selon l'invention.
Les brames Bl, B2~ ~.. sont en attente sur le tapis T dans l'enceinte H qui est remplie de gaz inerte. Celui-ci est injecte par les chambres Hl, H2 et H3 ayant respectivement une vitesse d'injection de gaz Vl, V2 et V3 et plac~es successivement et respectivement à une distance Ll, L2 et L3. Le sens d'avance des brames est indique par la flèche E'4.
Dans ces conditions, on a constate, de manière inattendue, qu'on obtenait moins de calamine sur les brames (cxydation) en augmentant progressivement la vitesse d'éjection des gaz des chambres Hl, H2 et H3 et non en instaur~nt une plus forte vitesse (et donc un plus fort debit) à l'entrée de l'enceinte H, soit dans la chambre Hl, comme on avait pu le penser jusqu'alors. Bien entendu, la vitesse d'ejection doit rester inferieure à 0,5 m/s.
A titre d'exemple et pour une chambre H de 20 mètres de long, dans laquelle sont en attente des brames à une temperature de l'ordre de 1150C, on a place trois chambres à des distances respectives Ll = 3 mètres, L2 = 6 mètres et L3 = 6 ~tres. Les vitesses Vl, V2 et V3 etaient respectivement de 0,16 mls, 0,33 m/s et de 0,5 m/s. On obtient ainsi des brames ayant les qualites de rugosite n~ntionnées dans les tableaux plus haut sous la rubrique "~m avant décapage - avec inertage" (essais 3, 4, 5 et 6).
Claims (11)
1. Installation pour la protection d'une ébauche en métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison:
une cage de laminage disposée le long du parcours de l'ébauche à laminer;
des moyens pour faire avancer l'ébauche le long dudit parcours a travers la cage de laminage;
une enceinte située le long dudit parcours en amont de la cage de laminage, l'ébauche se déplaçant le long dudit parcours à travers la cage de laminage;
une pluralité de chambres de répartition de gaz inerte disposées dans l'enceinte de façon à
diriger du gaz inerte vers l'ébauche en une pluralité
d'endroits à distance l'un de l'autre le long du parcours de ladite ébauche, lesdites chambres de répartition assurant des diminutions successives de pression de gaz inerte avant que ce dernier n'atteigne ladite ébauche et produisant une vitesse d'éjection des gaz inférieure à environ 0,5 m/sec; et des moyens d'injection de gaz inerte dans les chambres de répartition de gaz situées dans ladite enceinte.
une cage de laminage disposée le long du parcours de l'ébauche à laminer;
des moyens pour faire avancer l'ébauche le long dudit parcours a travers la cage de laminage;
une enceinte située le long dudit parcours en amont de la cage de laminage, l'ébauche se déplaçant le long dudit parcours à travers la cage de laminage;
une pluralité de chambres de répartition de gaz inerte disposées dans l'enceinte de façon à
diriger du gaz inerte vers l'ébauche en une pluralité
d'endroits à distance l'un de l'autre le long du parcours de ladite ébauche, lesdites chambres de répartition assurant des diminutions successives de pression de gaz inerte avant que ce dernier n'atteigne ladite ébauche et produisant une vitesse d'éjection des gaz inférieure à environ 0,5 m/sec; et des moyens d'injection de gaz inerte dans les chambres de répartition de gaz situées dans ladite enceinte.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend aussi, en combinaison:
des moyens pour assurer la régularisation individuelle de gaz de courant inerte à partir de chacune des chambres de répartition de gaz.
des moyens pour assurer la régularisation individuelle de gaz de courant inerte à partir de chacune des chambres de répartition de gaz.
3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des chambres de répartition de gaz comprend une chambre de détente placée à l'intérieur de ladite chambre de répartition et communiquant avec les moyens d'injection de gaz inerte, ladite chambre de détente constituant une fente transversale par rapport au parcours de l'ébauche et étant en communication avec la portion restante de la chambre de répartition.
4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des chambres de répartition de gaz se présente sous la forme d'un caisson parallélépipédique.
5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des chambres de répartition de gaz se présente sous la forme d'une boîte cylindrique.
6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des chambres de répartition de gaz présente une ouverture pour le passage de ladite ébauche alors que cette dernière se déplace le long de son parcours; et des moyens pour diriger un gaz inerte vers l'ouverture de façon à constituer un rideau de gaz inerte.
7. Installation pour la protection des ébauches en métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage, caractérisée en ce qu'elle comporte en combinaison;
une cage de laminage disposé le long du parcours des ébauches à laminer;
des moyens pour faire avancer les ébauches le long dudit parcours à travers la cage de laminage;
une enceinte située le long dudit parcours an amont de la cage de laminage, les ébauches se déplaçant en succession le long dudit parcours à
travers la cage de laminage;
une pluralité de chambres de répartition de gaz inerte disposées dans l'enceinte de façon à
diriger du gaz inerte vers une ébauche placée dans ladite enceinte en une pluralité d'endroits à
distance l'un de l'autre le long du parcours de ladite ébauche, chacune des chambres de répartition de gaz inerte comportant une chambre de détente constituant une première fente et une chambre additionnelle en communication avec ladite chambre de détente à travers ladite première fente et définissant une seconde fente, lesdites chambres de réparation de gaz assurant des réductions successives de pression de gaz inerte avant d'atteindre l'ébauche et produisant une vitesse d'éjection des gaz inférieure à environ 0,5 m/sec; et des moyens d'injection de gaz inerte dans lesdites chambres de détente prévus dans chacune des chambres de répartition de gaz à l'intérieur de ladite enceinte, le gaz injecté s'écoulant de ladite chambre de détente à travers une première fente qui lui correspond dans une chambre additionnelle et ensuite à travers la seconde fente qui lui correspond vers ladite ébauche.
une cage de laminage disposé le long du parcours des ébauches à laminer;
des moyens pour faire avancer les ébauches le long dudit parcours à travers la cage de laminage;
une enceinte située le long dudit parcours an amont de la cage de laminage, les ébauches se déplaçant en succession le long dudit parcours à
travers la cage de laminage;
une pluralité de chambres de répartition de gaz inerte disposées dans l'enceinte de façon à
diriger du gaz inerte vers une ébauche placée dans ladite enceinte en une pluralité d'endroits à
distance l'un de l'autre le long du parcours de ladite ébauche, chacune des chambres de répartition de gaz inerte comportant une chambre de détente constituant une première fente et une chambre additionnelle en communication avec ladite chambre de détente à travers ladite première fente et définissant une seconde fente, lesdites chambres de réparation de gaz assurant des réductions successives de pression de gaz inerte avant d'atteindre l'ébauche et produisant une vitesse d'éjection des gaz inférieure à environ 0,5 m/sec; et des moyens d'injection de gaz inerte dans lesdites chambres de détente prévus dans chacune des chambres de répartition de gaz à l'intérieur de ladite enceinte, le gaz injecté s'écoulant de ladite chambre de détente à travers une première fente qui lui correspond dans une chambre additionnelle et ensuite à travers la seconde fente qui lui correspond vers ladite ébauche.
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que chacune desdites fentes est transversale au parcours desdites ébauches.
9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que chacune des chambres additionnelles comporte une plaque réglable constituant l'un des côtés de la seconde fente qui lui correspond.
10. Procédé pour la protection d'une ébauche en métal solide contre l'oxydation pendant une opération de laminage, caractérisé par la combinaison des étapes suivantes:
l'on fait passer l'ébauche à laminer dans un laminoir planétaire à travers une cage de laminage;
l'on fait passer l'ébauche a travers une enceinte en amont de la cage de laminage;
l'on injecte un gaz inerte dans ladite enceinte vers l'ébauche en une pluralité d'endroits à
distance l'un de l'autre le long du parcours de l'ébauche; et on augmente de façon progressive la vitesse d'injection du gaz inerte en des points d'injection successifs le long dudit parcours et l'on s'assure que la vitesse d'injection de gaz inerte reste inférieure à environ 0,5 m/sec.
l'on fait passer l'ébauche à laminer dans un laminoir planétaire à travers une cage de laminage;
l'on fait passer l'ébauche a travers une enceinte en amont de la cage de laminage;
l'on injecte un gaz inerte dans ladite enceinte vers l'ébauche en une pluralité d'endroits à
distance l'un de l'autre le long du parcours de l'ébauche; et on augmente de façon progressive la vitesse d'injection du gaz inerte en des points d'injection successifs le long dudit parcours et l'on s'assure que la vitesse d'injection de gaz inerte reste inférieure à environ 0,5 m/sec.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les endroits à distance où le gaz inerte est injecté sont situés dans la partie supérieure de l'enceinte, le procédé comportant l'étape additionnelle d'injection de gaz inerte en au moins un point additionnel dans la partie inférieure de l'enceinte.
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| FR2565511B1 (fr) | 1988-05-13 |
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