EP1058588B1 - Installation de fabrication de bandes d'acier inoxydable laminees a froid - Google Patents

Installation de fabrication de bandes d'acier inoxydable laminees a froid Download PDF

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EP1058588B1
EP1058588B1 EP99904921A EP99904921A EP1058588B1 EP 1058588 B1 EP1058588 B1 EP 1058588B1 EP 99904921 A EP99904921 A EP 99904921A EP 99904921 A EP99904921 A EP 99904921A EP 1058588 B1 EP1058588 B1 EP 1058588B1
Authority
EP
European Patent Office
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strip
plant
installation
annealing
continuous casting
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99904921A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1058588A1 (fr
Inventor
Hugues Legrand
Luc Vendeville
Jean Veyer
Francis Chassagne
Jean-Michel Damasse
Yann Breviere
Henri Giraud
Jean-Pierre Malingriaux
Michel Ternisien
Bernard Tetu
Bernard Vialatte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ugine SA
Original Assignee
Ugine SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Ugine SA filed Critical Ugine SA
Publication of EP1058588A1 publication Critical patent/EP1058588A1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/24—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process
    • B21B1/28—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length in a continuous or semi-continuous process by cold-rolling, e.g. Steckel cold mill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/46—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting
    • B21B1/463—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a continuous process, i.e. the cast not being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/04—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing
    • B21B45/06—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing of strip material

Definitions

  • the invention relates to the manufacture of stainless steel strips. More specifically, it relates to a production facility for such tapes bringing together all the stages of this production, from casting to cold rolling.
  • Annealing and pickling after cold rolling can be replaced by a bright annealing, depending on the condition and surface appearance desired for the strip.
  • EP 0 695 808 presents an example.
  • the object of the invention is to propose a method of manufacturing steel strips cold rolled stainless steel to regularly ensure a very good quality of surface of said strips, as well as a manufacturing installation adapted to this method.
  • the installation also includes a hot rolling mill arranged after the installation of continuous casting.
  • This hot rolling mill can be followed by a annealing installation.
  • the casting installation can be of the “casting between two cylinders” type.
  • the invention consists in continuously executing, on a line single manufacturing, all stages of manufacturing a stainless steel strip cold rolled made from a thin strip cast directly from metal liquid, from casting to finishing operations and packaging of the strip in reel form ready to be sent to the customer.
  • the inventors have realized that the residual scale inlays and surface cracks, which are too often found on the strips cold rolled obtained by conventional batch plants, are considerably reduced if we remove all the intermediate windings that must normally undergo the tape before its transfers from one workshop to another.
  • the implementation reel can only be done by subjecting the strip to a tension which, in the case of nuances particularly fragile, may be sufficient to damage it, during the winding itself or during the time that the cooled strip, therefore not very malleable, passes in the form of coil.
  • the stay of the strip in the form of tight turns on each others helps to build up calamine deep in its surface layers residual which may remain on its surface if it has been imperfectly cleaned before winding.
  • the elimination of all the intermediate windings allowed by the process and the entirely continuous line according to the invention therefore gives the possibility of eliminating important causes of deterioration of the surface quality of the strips.
  • the treatment line according to the invention can be relatively compact, and it occupies less floor space anyway than the set of discontinuous installations (and often very distant geographically) which it replaces. In addition, it becomes easy to group on a single site close to the line the different workshops that fulfill functions common to different parts of the installation.
  • the attached single figure schematically shows an example of installation according to the invention.
  • an installation 1 for continuous strip casting thin itself composed of a pocket 2 containing the liquid steel to be poured, of a distributor 3 collecting a jet 4 of liquid steel, and supplying a jet 5 of liquid steel with a ingot mold composed of two cylinders 6, 6 'with horizontal axes, internally cooled and rotated in opposite directions.
  • Their cylindrical side surfaces define a space casting with the smallest width corresponding to the thickness of the strip to be cast and which is laterally closed by plates 7 of refractory material applied against ends of cylinders 6, 6 '.
  • the liquid steel solidifies in the mold in the form of a thin strip 8 of stainless steel, the thickness of which is of the order of 1 to 10 mm for this type of a casting machine, which is continuously extracted from the mold by rollers pincers not shown.
  • the strip 8 then preferably passes through an enclosure 9 to the interior of which an atmosphere is kept as little oxidizing as possible at the by inerting with a neutral gas such as argon or nitrogen, or with a reducing gas such as hydrogen, in order to limit the formation of scale on its surface.
  • the walls of the enclosure 9 also makes it possible to return the radiation which results therefrom to the strip 8, and thus limit the thermal losses of the strip 8.
  • the latter then passes, so known in a hot rolling mill 10 whose function is to reduce its thickness, close any internal porosities and cause recrystallization of the grains which is favorable, in particular, to avoid the appearance of ragging on the stretched products which will subsequently be produced from strip 8. Then, in a manner which is also known here, the strip 8 passes through an annealing furnace 11 if it is desired to carry out such a heat treatment.
  • the part of the installation just described corresponds to the description usual of a thin strip continuous casting installation and treatment which can conventionally be directly connected to it.
  • the casting installation can be of a different type from a casting between cylinders, for example example a casting between running bands, or on a single cylinder, and produce bands a little thicker or thinner than the 1 to 10 mm previously mentioned.
  • the presence of the hot rolling mill 10 is only optional, as is that of the annealing furnace 11, the presence and use of which is not necessarily linked to that of the hot rolling mill 10.
  • it is desired to carry out treatments on the strip 8 which has just been poured more complex thermal / thermomechanical it is possible to install on the manufacture of other devices such as additional ovens and coolers.
  • the strip 8 then passes through a first strip accumulator 12, which separates the "heat treatment" part of the next part of the line, in which performed descaling of the strip 8.
  • This accumulator 12 makes it possible to independent of each other the running speeds of the strip 8 in these two parts of the line, as well as continuing to supply metal to one of the two parts when the other is temporarily stopped.
  • the strip 8 On leaving the accumulator 12, the strip 8 enters an oxide breaker 13, of a type known in itself, to crack and weaken the layer of scale which may have formed on the surface of the strip 8 despite the precautions taken. Then she goes into a shot blasting machine 14, where the scale is disintegrated by the projection of metal balls or ceramic on the surface of the strip 8. The latter is then preferably freed of its scale residues, or even beads which may have become embedded in it, by a brushing installation 15 to which can, for example, be added or substituted installation where a pressurized fluid is sprayed onto the strip.
  • a brushing installation 15 to which can, for example, be added or substituted installation where a pressurized fluid is sprayed onto the strip.
  • cleaning of the surface of the strip 8 is completed by the passage of the strip 8 inside one or more several tanks 16, 17 containing pickling baths (chemical and / or electrolytic), whose natures are conditioned in a known manner by the composition of the band 8, the desirable length of stay of strip 8 in baths 16, 17, type of surface finish desired for band 8 etc. If necessary, precede the first pickling tank 16 with a strip cooling installation 8. Preferably, these tanks are equipped with means allowing the strip 8 to penetrate there or not, according to the precise needs of the moment. A rinsing installation 18 and a drying installation 19 (and / or any other adapted installation) then remove from the surface of the strip 8 the remaining traces of the pickling baths.
  • pickling baths chemical and / or electrolytic
  • the strip 8 then passes into a second strip accumulator 20, which separates the “descaling” part of the line from its “cold rolling” part and makes their independent operations.
  • the “cold rolling” part of the installation according to the invention comprises a single rolling mill of the conventional type with three stands ensuring the its almost definitive thickness of the strip 8, it being understood that this configuration is not nothing limiting. You can use a smaller or larger number of cages, or a rolling mill Sendzimir type.
  • the rolling mill 21 is preceded by a shear 22 by which, at when changing the rolls of the rolling mill 21, the strip 8 is cut so as to interrupt the supply to the rolling mill 21. During this interruption of the operation of the rolling mill 21, it is not necessary to stop the upstream part of the installation since the strip 8 can continue to fill the first and second accumulators 12, 20.
  • the rolling mill 21 is, in known manner, followed by a degreasing installation 23 and an installation for drying 24.
  • the “cold rolling” section of the installation includes a second cold rolling mill if the strip enters this section at a relatively high temperature, especially if no installation is used pickling.
  • the strip 8 then passes into a third accumulator 25 which separates the part “Cold rolling” of the “annealing-pickling” part of the line and makes their independent operations.
  • the “annealing-pickling” part of the line comprises first an annealing oven 26 of conventional type, which is followed by a cooler 27. then the strip 8 penetrates into pickling tanks 28, 29 of chemical and / or electrolytic type, containing baths of compositions known in themselves. Preferably, these tanks 28, 29 are each equipped with means making it possible for the choice of operators, band 8 transits or avoids them.
  • the single figure shows two baths pickling, but of course, as needed, they can be more or less numerous.
  • the annealing-pickling treatments carried out at this location of the installation according to the invention do not differ particularly from the treatments which it is usual to carry out on conventional cold rolled strip manufacturing facilities.
  • Band 8 then passes in a rinsing installation 30 and a drying installation 31.
  • the annealing furnace 26 may comprise at its inlet a device for heating by induction. This provides significant instantaneous heating power which allows quickly bring the strip 8 to its nominal treatment temperature. That power is, moreover, easily modular, which gives the possibility of easily varying the residence time of the strip 8 in the annealing furnace 26 necessary for the execution of the desired metallurgical treatment, by varying the amount of energy supplied to the strip 8 in the induction device. We thus give our an additional degree of freedom in the management of the entire line.
  • the “annealing-pickling” part that we have just described can be replaced by a bright annealing system, depending on the type of product you want manufacture.
  • the strip 8 then passes through a fourth accumulator 32 which separates the part “Annealing-pickling” of the hardener rolling mill 33 and makes their operations independent.
  • the hardener rolling mill (or “skin-pass”) 33 which can be supplemented by a leveler under tension 34, conventionally has the function of giving the strip its structure metallurgical and its final surface condition, which goes hand in hand with a very slight reduction of its thickness. Again, that of the installation according to the invention is not distinguished not those which it is conventional to use on the cold rolling lines of the prior art.
  • the strip 8 then passes into a fifth accumulator 35 which separates the rolling mill hardener 33 of the “winding” part of the line, and makes it possible to adjust the speed and web winding tension 8 regardless of the web running speed in the hardener rolling mill 33.
  • the strip preferentially passes through a edge shears 36, which cuts the edges of the strip not having a quality metallurgical sufficient to be exploited. It is then packaged on a winder 37, preceded by a shear 38 which cuts the strip 8 when the winder 37 is on the not to be fully filled. Only one winder 37 has been shown, but it is of course there must be at least two, so that you can orient the strip towards the winder is empty as soon as the other is filled, as is the case on the rolling lines traditional cold.
  • This second cold rolling mill can itself be followed by another section of annealing-pickling.

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Description

L'invention concerne la fabrication de bandes d'acier inoxydables. Plus précisément, elle concerne une installation de production de telles bandes rassemblant toutes les étapes de cette fabrication, de la coulée au laminage à froid.
Habituellement, les bandes d'acier inoxydables destinées à être livrées à la clientèle à l'état de bobines laminées à froid sont élaborées selon le schéma suivant :
  • coulée continue de brames d'une épaisseur de 15 à 25 cm environ à partir d'acier liquide dans une lingotière sans fond à parois fixes refroidies ;
  • laminage à chaud sous forme d'une bande de quelques mm d'épaisseur ;
  • éventuellement recuit initial de la bande ;
  • décalaminage et nettoyage de la surface de la bande, par des moyens mécaniques, chimiques ou électrochimiques, ou une succession de tels moyens ;
  • laminage à froid de la bande à son épaisseur quasi définitive, effectué généralement dans un laminoir comportant plusieurs cages ;
  • recuit ;
  • décapage ;
  • passage dans un laminoir écrouisseur (appelé aussi «skin-pass») avant conditionnement définitif en bobines.
On peut aussi prévoir de réaliser le laminage à froid en plusieurs étapes, séparées par des traitements intermédiaires.
Le recuit et le décapage après laminage à froid peuvent être remplacés par un recuit brillant, selon l'état et l'aspect de surface désirés pour la bande.
Ces opérations sont réalisées sur des installations qui sont, pour la plupart, séparées les unes des autres, ce qui nécessite des opérations multiples de conditionnement des produits, telles que des bobinages intermédiaires, et de transfert des bobines d'une installation à l'autre.
Il est cependant connu de réaliser sur une installation unique, où elles ont lieu en ligne, les étapes de transformation de la bande laminée à chaud en bobine de bande laminée à froid commercialisable. Le document EP 0 695 808 en présente un exemple.
Ce dernier document évoque aussi la possibilité de réaliser ces étapes de transformation non pas sur des bandes produites à partir de brames laminées à chaud, mais sur des bandes produites par une installation de coulée continue directe de bandes minces de quelques mm d'épaisseur à partir de métal liquide, par exemple par coulée du métal liquide entre deux cylindres à axes horizontaux, refroidis intérieurement. Cette coulée peut éventuellement être suivie par un léger laminage à chaud, effectué en ligne avec la coulée ou sur une installation complètement séparée, dans le but notamment de limiter la rugosité superficielle de la bande et de favoriser la recristallisation du métal pour éviter l'apparition du phénomène dit « chiffonnage » ou « roping » lors des transformations ultérieures de la bande. Un four de recuit peut également être disposé après le laminoir à chaud, et avant l'installation de bobinage de la bande.
En tout état de cause, la chaíne de fabrication des bandes d'acier inoxydable laminées à froid est longue et coûteuse en investissements. Elle est aussi coûteuse en énergie, du fait des multiples opérations de transport des produits intermédiaires (brames et bobines) entre des installations qui ne sont pas toujours implantées sur le même site industriel, et des réchauffages de ces produits qui sont nécessaires avant plusieurs des opérations citées pour les faire passer de la température ambiante à la température de traitement désirée. De plus, le stockage de ces produits intermédiaires dans l'attente de leur traitement demande de la place et immobilise du métal.
L'utilisation d'une installation de coulée directe de bandes minces réduit ces inconvénients, car elle supprime l'étape de laminage à chaud, ou au moins réduit considérablement son ampleur. De plus, si le laminage à chaud est effectué en ligne, sans bobinage intermédiaire, on bénéficie de la chaleur latente de la bande qui vient d'être coulée.
Des problèmes de qualité de surface de la bande subsistent néanmoins. En effet, il s'avère difficile d'éviter de manière toujours suffisante la présence d'incrustations de calamine sur la surface des bandes obtenues à l'issue du traitement. D'autre part, sur les nuances d'acier les plus fragiles, telles que l'acier inoxydable ferritique de type SUS 409, on constate fréquemment l'apparition de fissures superficielles sur la bande finale qui la rendent inutilisable.
Le but de l'invention est de proposer une méthode de fabrication de bandes d'acier inoxydable laminées à froid permettant d'assurer régulièrement une très bonne qualité de surface desdites bandes, ainsi qu'une installation de fabrication adaptée à cette méthode.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de bandes minces en acier inoxydable selon lequel on réalise successivement et de manière continue sur une ligne de traitement unique :
  • la coulée continue directement à partir de métal liquide d'une bande d'acier inoxydable ;
  • un décalaminage de ladite bande ;
  • un laminage à froid de ladite bande ;
  • une opération de recuit-décapage ou de recuit brillant de ladite bande;
  • une opération de mise en forme finale de ladite bande, telle qu'un passage dans un laminoir écrouisseur ;
  • un bobinage de ladite bande.
Optionnellement, on peut réaliser également un laminage à chaud de ladite bande immédiatement après sa coulée, et éventuellement le faire suivre par un recuit de ladite bande.
L'invention a également pour objet une installation pour la production de bandes d'acier inoxydable laminées à froid, comportant successivement :
  • une installation de coulée continue de bandes minces directement à partir de métal liquide ;
  • une installation de décalaminage ;
  • une installation de laminage à froid ;
  • une installation de recuit-décapage ou de recuit brillant ;
  • une installation de mise en forme finale de la bande telle qu'un laminoir écrouisseur;
  • une installation de bobinage de la bande ;
toutes ces installations étant disposées sur une même ligne continue, et au moins certaines d'entre elles étant séparées par un accumulateur de bande.
Optionnellement, l'installation comporte également un laminoir à chaud disposé après l'installation de coulée continue. Ce laminoir à chaud peut être suivi par une installation de recuit.
L'installation de coulée peut être du type « coulée entre deux cylindres ».
Comme on l'aura compris, l'invention consiste à exécuter en continu, sur une ligne de fabrication unique, toutes les étapes de fabrication d'une bande d'acier inoxydable laminée à froid réalisée à partir d'une bande mince coulée directement à partir de métal liquide, depuis la coulée jusqu'aux opérations de finissage et au conditionnement de la bande sous forme de bobine prête à être envoyée au client.
Les inventeurs se sont rendu compte que les incrustations résiduelles de calamine et les fissures superficielles, dont on constate trop souvent la présence sur les bandes laminées à froid obtenues par des installations discontinues classiques, sont considérablement réduites si on supprime tous les bobinages intermédiaires que doit normalement subir la bande avant ses transferts d'un atelier à l'autre. En effet, la mise en bobine ne peut se faire qu'en soumettant la bande à une tension qui, dans le cas de nuances particulièrement fragiles, peut être suffisante pour l'endommager, pendant le bobinage lui-même ou pendant le temps que la bande refroidie, donc peu malléable, passe sous forme de bobine. D'autre part, le séjour de la bande sous forme de spires serrées les unes sur les autres contribue à incruster profondément dans ses couches superficielles la calamine résiduelle qui peut subsister sur sa surface si celle-ci a été imparfaitement nettoyée avant le bobinage. La suppression de tous les bobinages intermédiaires permise par le procédé et la ligne entièrement continus selon l'invention donne donc la possibilité de supprimer d'importantes causes de détérioration de la qualité de surface des bandes.
On peut également citer d'autres avantages procurés par l'invention.
Chaque bobinage déforme considérablement le début et la fin de la bande composant la bobine. Il rend donc ces parties inutilisables, et de plus, elles pourraient endommager les parties de l'installation qu'elles traverseraient lors du traitement suivant. Il est donc indispensable de les enlever. La suppression des bobinages intermédiaires dans le procédé selon l'invention réduit donc la quantité de métal rendue inutilisable lors du processus de fabrication de tôles, de même que le nombre nécessaire d'installations de cisaillage des débuts et fins de bandes.
La ligne de traitement selon l'invention peut être relativement compacte, et elle occupe de toute façon moins de surface au sol que l'ensemble d'installations discontinues (et souvent très éloignées géographiquement) auquel elle se substitue. De plus, il devient aisé de grouper sur un même site proche de la ligne les différents ateliers qui remplissent des fonctions communes à différentes parties de l'installation.
Les opérations de transfert des bobines d'une installation à l'autre sont supprimées, d'où un gain sensible sur la durée totale du processus de fabrication. D'autre part, les transferts de bobines habituels ont l'inconvénient de constituer une immobilisation de métal qui n'est pas encore livrable à la clientèle, donc une immobilisation de capital non encore rentabilisable. De plus, dans l'attente de leur traitement, il faut stocker les bobines sur des aires qui accroissent la surface nécessaire de l'usine. L'invention permet à l'usine produisant les bandes laminées à froid de travailler en « flux tendus », avec les avantages économiques habituels de ce type de fonctionnement.
L'utilisation d'une installation classique de coulée continue de brames conduit à la formation de calamines abondantes et très adhérentes après la coulée, avant et juste après le laminage à chaud. L'expérience montre que dans le cas de l'utilisation d'une coulée continue directe de bandes minces, la quantité totale de calamine formée à l'issue de la coulée et du laminage à chaud éventuel est moindre, surtout si on utilise des moyens d'inertage de la partie inférieure de la machine de coulée, tels qu'un capot sous lequel on maintient une atmosphère non-oxydante, voire franchement réductrice. De plus, les calamines formées adhèrent moins fortement à la surface du produit que les calamines formées sur les installations de coulée et de laminage à chaud classiques, ce qui est probablement dû à une moindre durée des séjours du produit à des températures élevées. En conséquence, l'utilisateur a deux possibilités de mise en pratique de l'invention.
La première possibilité consiste à viser l'obtention de bandes laminées à froid ayant une qualité de surface très régulièrement supérieure à celle des bandes habituelles. A cet effet, on conserve sur la ligne les mêmes outils de décalaminage, notamment avant le laminage à froid, que ceux employés sur les installations classiques. Ces outils comportent le plus souvent en succession :
  • un brise-oxydes, dans lequel la bande laminée à chaud est soumise à des flexions et à un léger allongement, qui ont pour effet de fracturer la couche de calamine ;
  • un ou des outils de décalaminage mécanique pouvant comprendre, seuls ou en cascade, une installation de grenaillage, une installation de brossage, une installation de projection d'un fluide sous pression, la fonction de ces deux derniers outils étant essentiellement de parachever l'enlèvement d'une part des résidus de calamine arrachés par les grenailles et d'autre part des grenailles qui subsisteraient à la surface de la bande ;
  • une installation de décapage chimique et/ou électrolytique pouvant comporter un ou plusieurs bains semblables ou différents, dont la composition est à choisir en fonction de paramètres habituels tels que la nuance de l'acier (qui détermine en partie la composition et le comportement de la calamine), le type de fini de surface désiré pour la bande, la durée souhaitée pour le traitement ; si la température de la bande à sa sortie du décalaminage mécanique est relativement élevée (ce peut être le cas notamment si elle a subi un laminage à chaud suivi d'un recuit intermédiaire), il peut être nécessaire de refroidir la bande avant son entrée dans les bains de décapage.
La deuxième possibilité d'utilisation du procédé selon l'invention consiste à se contenter d'une qualité de surface régulière de la bande simplement comparable à celle obtenue par les procédés traditionnels du point de vue des incrustations de calamine, mais à l'obtenir en n'utilisant qu'une installation de décalaminage simplifiée, donc moins coûteuse à construire et à exploiter. On pourrait, par exemple :
  • se passer du brise-oxydes ou limiter la sévérité de son action, ce qui serait favorable à la réduction du risque d'apparition de fissures superficielles sur les bandes les plus fragiles ;
  • diminuer l'intensité du grenaillage ou le supprimer totalement, et obtenir ainsi une surface de bande moins rugueuse et moins écrouie ;
  • diminuer le nombre d'outils de décalaminage mécanique et/où le nombre de bains de décapage.
On peut même envisager, sur certaines nuances pour lesquelles une qualité de surface optimale n'est pas forcément exigée (c'est le cas, par exemple, pour les aciers destinés à la fabrication de lignes d'échappement pour automobiles), de supprimer totalement le décapage. Dans ces conditions, il n'est plus nécessaire de refroidir la bande à sa sortie du décalaminage mécanique, même si elle a subi au préalable un laminage à chaud et un recuit intermédiaire. On peut alors faire débuter le laminage à froid à une température plus élevée que d'habitude, et éventuellement l'effectuer avec un taux de réduction plus important qu'un laminage à froid normal (par ajout de cages supplémentaires ou par augmentation du taux de réduction procuré par les cages existantes). On se donne ainsi de nouvelles possibilités métallurgiques dans la fabrication des produits.
La figure unique annexée montre schématiquement un exemple d'installation selon l'invention.
Elle comporte en premier lieu une installation 1 de coulée continue de bandes minces, elle-même composée d'une poche 2 renfermant l'acier liquide à couler, d'un répartiteur 3 recueillant un jet 4 d'acier liquide, et alimentant par un jet 5 d'acier liquide une lingotière composée de deux cylindres 6, 6' à axes horizontaux, intérieurement refroidis et mis en rotation en sens contraires. Leurs surfaces latérales cylindriques délimitent un espace de coulée dont la plus faible largeur correspond à l'épaisseur de la bande à couler et qui est obturé latéralement par des plaques 7 en matériau réfractaire appliquées contre les extrémités des cylindres 6, 6'. L'acier liquide se solidifie dans la lingotière sous forme d'une bande mince 8 d'acier inoxydable, dont l'épaisseur est de l'ordre de 1 à 10 mm pour ce type de machine de coulée, et qui est extraite en continu de la lingotière par des rouleaux pinceurs non représentés. La bande 8 traverse ensuite, de préférence, une enceinte 9 à l'intérieur de laquelle on maintient une atmosphère aussi peu oxydante que possible au moyen d'un inertage par un gaz neutre tel que l'argon ou l'azote, ou par un gaz réducteur tel que l'hydrogène, afin de limiter la formation de calamine à sa surface. Les parois de l'enceinte 9 permettent également de renvoyer sur la bande 8 le rayonnement qui en est issu, et ainsi de limiter les pertes thermiques de la bande 8. Celle-ci passe ensuite, de manière connue, dans un laminoir à chaud 10 dont la fonction est de réduire son épaisseur, de refermer ses éventuelles porosités internes et de provoquer une recristallisation des grains qui est favorable, notamment, pour éviter l'apparition de chiffonnage sur les produits étirés qui seront ultérieurement réalisés à partir de la bande 8. Puis, de manière là encore connue, la bande 8 passe dans un four de recuit 11 si on désire effectuer un tel traitement thermique.
La partie de l'installation que l'on vient de décrire correspond à la description habituelle d'une installation de coulée continue de bandes minces et d'installations de traitement qui peuvent classiquement lui être directement raccordées. En variante, l'installation de coulée peut être d'un type différent d'une coulée entre cylindres, par exemple une coulée entre bandes défilantes, ou sur un seul cylindre, et produire des bandes un peu plus épaisses ou plus minces que les 1 à 10 mm précédemment cités. De même, la présence du laminoir à chaud 10 n'est qu'optionnelle, ainsi que celle du four de recuit 11, dont la présence et l'utilisation ne sont pas forcément liées à celles du laminoir à chaud 10. Inversement, si on désire effectuer sur la bande 8 venant d'être coulée des traitements thermiques/thermomécaniques plus complexes, il est envisageable d'installer sur la ligne de fabrication d'autres appareils tels que des fours supplémentaires et des refroidisseurs.
La bande 8 passe ensuite dans un premier accumulateur de bande 12, qui sépare la partie « coulée-traitement à chaud » de la partie suivante de la ligne, dans laquelle est effectué le décalaminage de la bande 8. Cet accumulateur 12 permet de rendre indépendantes l'une de l'autre les vitesses de défilement de la bande 8 dans ces deux parties de la ligne, ainsi que de continuer à alimenter en métal l'une des deux parties lorsque l'autre est provisoirement à l'arrêt.
A sa sortie de l'accumulateur 12, la bande 8 pénètre dans un brise-oxydes 13, d'un type connu en lui-même, pour fissurer et fragiliser la couche de calamine qui a pu se former sur la surface de la bande 8 malgré les précautions prises. Elle passe ensuite dans une grenailleuse 14, où la calamine est désintégrée par la projection de billes de métal ou de céramique sur la surface de la bande 8. Celle-ci est ensuite préférentiellement débarrassée de ses résidus de calamine, voire également des billes qui ont pu s'y incruster, par une installation de brossage 15 à laquelle peut, par exemple, s'ajouter ou se substituer une installation où on projette sur la bande un fluide sous pression. De préférence, le nettoyage de la surface de la bande 8 est complété par le passage de la bande 8 à l'intérieur d'un ou de plusieurs bacs 16, 17 contenant des bains de décapage (chimiques et/ou électrolytiques), dont les natures sont conditionnées de manière connue par la composition de la bande 8, la durée souhaitable du séjour de la bande 8 dans les bains 16, 17, le type de fini de surface désiré pour la bande 8 etc. Si nécessaire, on fait précéder le premier bac de décapage 16 par une installation de refroidissement de la bande 8. De préférence, ces bacs sont équipés de moyens permettant d'y faire pénétrer ou non la bande 8 selon les besoins précis du moment. Une installation de rinçage 18 et une installation de séchage 19 (et/ou toute autre installation adaptée) éliminent ensuite de la surface de la bande 8 les traces subsistantes des bains de décapage.
Sans s'écarter de l'invention, des variantes peuvent être apportées à la conception de la partie « décalaminage » de la ligne que l'on vient de décrire et qui ne renferme que des éléments connus en eux-mêmes. On a dit précédemment dans quelles circonstances et de quelle manière on pouvait envisager des simplifications de cette partie de l'installation.
La bande 8 passe ensuite dans un deuxième accumulateur de bande 20, qui sépare la partie « décalaminage » de la ligne de sa partie « laminage à froid » et rend leurs fonctionnements indépendants.
Dans l'exemple représenté, la partie « laminage à froid » de l'installation selon l'invention comporte un unique laminoir de type classique à trois cages assurant la mise à son épaisseur quasi définitive de la bande 8, étant entendu que cette configuration n'est en rien limitative. On peut utiliser un nombre plus petit ou plus grand de cages, ou un laminoir de type Sendzimir. Le laminoir 21 est précédé par une cisaille 22 grâce à laquelle, à l'occasion des changements de cylindres du laminoir 21, la bande 8 est coupée de manière à interrompre l'alimentation du laminoir 21. Pendant cette interruption du fonctionnement du laminoir 21, il n'est pas nécessaire d'arrêter la partie amont de l'installation puisque la bande 8 peut continuer à remplir les premier et deuxième accumulateurs 12, 20. Le laminoir 21 est, de manière connue, suivi par une installation de dégraissage 23 et une installation de séchage 24.
Comme on l'a évoqué plus haut, on peut prévoir que la section « laminage à froid » de l'installation comporte un deuxième laminoir à froid si la bande pénètre dans cette section à une température relativement élevée, en particulier si on n'utilise pas d'installation de décapage.
La bande 8 passe ensuite dans un troisième accumulateur 25 qui sépare la partie «laminage à froid » de la partie « recuit-décapage» de la ligne et rend leurs fonctionnements indépendants.
Dans l'exemple représenté, la partie « recuit-décapage » de la ligne comporte d'abord un four de recuit 26 de type classique, auquel succède un refroidisseur 27. puis la bande 8 pénètre dans des bacs de décapage 28, 29 de type chimique et/ou électrolytique, renfermant des bains de compositions connues en elles-mêmes. De préférence, ces bacs 28, 29 sont chacun équipés de moyens permettant de faire en sorte que, au choix des opérateurs, la bande 8 y transite ou les évite. On a représenté sur la figure unique deux bains de décapage, mais bien entendu, selon les besoins, ils peuvent être plus ou moins nombreux. Les traitements de recuit-décapage conduits à cet endroit de l'installation selon l'invention ne se distinguent pas particulièrement des traitements qu'il est habituel d'exécuter sur les installations classiques de fabrication de bandes laminées à froid. La bande 8 passe ensuite dans une installation de rinçage 30 et une installation de séchage 31.
Le four de recuit 26 peut comporter à son entrée un dispositif de chauffage par induction. Celui-ci fournit une importante puissance de chauffage instantanée qui permet d'amener rapidement la bande 8 à sa température de traitement nominale. Cette puissance est, de plus, facilement modulable, ce qui donne la possibilité de faire varier aisément le temps de séjour de la bande 8 dans le four de recuit 26 nécessaire à l'exécution du traitement métallurgique souhaité, en jouant sur la quantité d'énergie apportée à la bande 8 dans le dispositif à induction. On se donne ainsi un degré de liberté supplémentaire dans la gestion de l'ensemble de la ligne.
Comme on l'a dit, la partie « recuit-décapage » que l'on vient de décrire peut être remplacée par une installation de recuit brillant, selon le type de produits que l'on désire fabriquer.
La bande 8 passe ensuite dans un quatrième accumulateur 32 qui sépare la partie « recuit-décapage » du laminoir écrouisseur 33 et rend leurs fonctionnements indépendants.
Le laminoir écrouisseur (ou « skin-pass ») 33, qui peut être complété par une planeuse sous traction 34, a classiquement pour fonction de conférer à la bande sa structure métallurgique et son état de surface définitifs, ce qui va de pair avec une très légère réduction de son épaisseur. Là encore, celui de l'installation selon l'invention ne se distingue pas de ceux qu'il est classique d'utiliser sur les lignes de laminage à froid de l'art antérieur.
La bande 8 passe ensuite dans un cinquième accumulateur 35 qui sépare le laminoir écrouisseur 33 de la partie « bobinage » de la ligne, et permet de régler la vitesse et la tension de bobinage de la bande 8 indépendamment de la vitesse de défilement de la bande dans le laminoir écrouisseur 33.
Après le cinquième accumulateur 35, la bande passe préférentiellement par une cisaille de rives 36, qui découpe les bords de la bande ne présentant pas une qualité métallurgique suffisante pour être exploités. Elle est ensuite conditionnée sur une bobineuse 37, précédée d'une cisaille 38 qui sectionne la bande 8 lorsque la bobineuse 37 est sur le point d'être entièrement remplie. On n'a représenté qu'une seule bobineuse 37, mais il est bien entendu qu'il doit y en avoir au moins deux, de façon à pouvoir orienter la bande vers la bobineuse vide dès que l'autre est remplie, comme c'est le cas sur les lignes de laminage à froid traditionnelles.
En variante, on peut prévoir d'équiper l'installation selon l'invention d'un deuxième laminoir à froid, disposé par exemple après la section de recuit-décapage, si on estime préférable de réaliser la réduction d'épaisseur de la bande 8 en plusieurs étapes bien séparées. Ce deuxième laminoir à froid peut lui-même être suivi par une autre section de recuit-décapage.
Il va de soi que l'installation selon l'invention est à compléter par tout appareillage annexe qu'il est habituel de trouver sur les installations indépendantes selon l'art antérieur et que l'on n'aurait pas mentionné dans cette description, tels que des appareils de contrôle de la qualité de surface et de la planéité des produits.
Au cas où il serait possible, sans interrompre le fonctionnement de l'installation de laminage à froid, de traiter une quantité d'acier supérieure à celle que peut couler sans interruption l'installation de coulée continue, on peut prévoir de disposer d'une deuxième installation de coulée continue (éventuellement équipée de son propre laminoir à chaud et/ou de son propre four de recuit), et d'une installation de raboutage permettant de raccorder le début de la bande coulée par l'une des installations de coulée continue à la fin de la bande coulée par l'autre installation de coulée continue. Ce raccord pourrait être effectué, par exemple, juste en amont de la partie « décalaminage » de l'installation.
Pour le pilotage de l'installation, qui est de préférence réalisé par des moyens informatiques, on choisit la composition, les autres caractéristiques métallurgiques et l'épaisseur finale que l'on désire donner à la bande 8, et on accorde les paramètres de fonctionnement des différentes parties de l'installation en fonction des impératifs métallurgiques à respecter et des productivités respectives à imposer aux divers éléments de l'installation. Généralement, l'étape de référence en fonction de laquelle les paramètres opératoires de l'installation doivent être réglés est le séjour de la bande 8 dans le four de recuit 26. C'est la durée à imposer à ce séjour, calculée pour une bande 8 d'épaisseur donnée à ce stade de la fabrication, qui va conditionner notamment :
  • la vitesse de coulée de la bande 8 dans la machine de coulée continue 1 et son épaisseur à la sortie de ladite machine 1 ;
  • la répartition de la réduction d'épaisseur de la bande 8 entre l'étape de laminage à chaud dans le laminoir à chaud 10 (s'il y en a un sur l'installation) et la ou les étapes de laminage à froid dans le laminoir 21 ;
  • les longueurs de bande 8 présentes dans les divers accumulateurs 12, 20, 25, 32, 35 ; ces accumulateurs (il peut y en avoir davantage ou moins que ce qui a été donné en exemple) confèrent une souplesse de fonctionnement adéquate à l'installation; ils permettent d'éviter, par exemple, que la bande 8 ne séjourne pas assez ou trop longtemps dans les bacs de décapage 16, 17, 28, 29, ce qui entraínerait des décapages insuffisants ou, au contraire, des surdécapages qui consommeraient inutilement du métal.

Claims (19)

  1. Procédé de fabrication de bandes minces en acier inoxydable selon lequel on réalise successivement et de manière continue sur une ligne de traitement unique :
    la coulée continue directement à partir de métal liquide d'une bande d'acier inoxydable ;
    un décalaminage de ladite bande ;
    un laminage à froid de ladite bande ;
    une opération de recuit et de décapage ou de recuit brillant de ladite bande ;
    une opération de mise en forme finale de ladite bande, telle qu'un passage dans un laminoir écrouisseur ;
    un bobinage de ladite bande.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coulée continue de ladite bande est effectuée par coulée continue entre deux cylindres horizontaux refroidis intérieurement et tournant en ses contraires.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise un laminage à chaud de ladite bande après sa coulée continue.
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on réalise un recuit de ladite bande après sa coulée ou après son laminage à chaud.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on effectue le décalaminage de ladite bande par grenaillage et/ou brossage et/ou projection d'un fluide.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait précéder le décalaminage par un passage de la bande dans un brise-oxydes.
  7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième étape de laminage à froid de ladite bande, éventuellement suivie par une étape de recuit et de décapage.
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on gère le fonctionnement de ladite ligne de traitement en fonction de la durée désirée pour l'opération de recuit de ladite bande.
  9. Installation pour la production de bandes (8) d'acier inoxydable laminées à froid, comportant successivement :
    une installation de coulée continue de bandes minces (8) directement à partir de métal liquide ;
    une installation de décalaminage ;
    une installation de laminage à froid (21) ;
    une installation de recuit-décapage (26, 27, 28, 29, 30, 31) ou de recuit brillant ;
    une installation de mise en forme finale de la bande (8) telle qu'un laminoir écrouisseur (39) ;
    une installation (37) de bobinage de la bande (8) ;
    toutes ces installations étant disposées sur une même ligne continue, et au moins certaines d'entre elles étant séparées par un accumulateur de bande (12, 20, 25, 32, 35).
  10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite installation de coulée continue est une installation (1) de coulée entre deux cylindres (6, 6') horizontaux refroidis intérieurement et mis en rotation en sens contraires.
  11. Installation selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un laminoir à chaud (10) après l'installation de coulée continue.
  12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un four de recuit (11) après l'installation de coulée ou le laminoir à chaud (10).
  13. Installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que l'installation de décalaminage comporte une installation de grenaillage (14) et/ou une installation de brossage (15) et/ou une installation de projection d'un fluide sur la surface de la bande (8).
  14. Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'installation de décalaminage est précédée par un brise-oxydes (13).
  15. Installation selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisée en ce que l'installation de décalaminage est suivie par une installation de décapage (16, 17, 18, 19) de la bande (8).
  16. Installation selon l'une des revendications 9 à 15, caractérisée en ce que le four de recuit (26) comporte à son entrée un dispositif de chauffage de la bande (8) par induction.
  17. Installation selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième installation de laminage à froid de la bande (8), éventuellement suivie par une deuxième installation de recuit-décapage.
  18. Installation selon l'une des revendications 9 à 17, caractérisée en ce que le laminoir écrouisseur (33) est suivi par une planeuse sous traction (34).
  19. Installation selon l'une des revendications 9 à 18, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième installation de coulée continue et une installation de raboutage permettant de raccorder le début de la bande coulée par l'une des installations de coulée continue à la fin de la bande coulée par l'autre installation de coulée continue.
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