LU83940A1 - Perfectionnements aux procedes de traitement thermique en continu de toles d'acier - Google Patents

Description

-ΙΟ 2109Ε/8202.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Perfectionnements aux procédés de traitement thermique en continu de tôles d'acier.

La présente invention est relative à des perfectionnements aux procédés de traitement thermique en continu de tôles d'acier, en vue de produire notamment des tôles en acier pour emboutissage ou des tôles en acier de résistance.

Le demandeur a déjà préconisé, notamment dans le brevet belge N° 837.458, un procédé de traitement thermique en continu de tôles minces en acier, comprenant une phase de refroidissement rapide par immersion dans un bain d'eau à une température su-r périeure à 75°C, suivie d'une phase de survieillissement.

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Ce procédé présente l'avantage d'assurer une bonne homogénéité des propriétés de l'acier et permet de fabriquer des tôles pour emboutissage et à moyenne résistance.

D'autre part, ce procédé permet de contrôler rigoureusement le refroidissement pratiqué et éventuellement de l'interrompre à la température de survieillissement, afin d'économiser l'énergie de réchauffage de la tôle jusqu'à la température de sur-vieillissement .

En outre, la chaleur contenue dans la tôle est transformée en vapeur lors de l'immersion de cette tôle dans le bain de refroidissement et cette vapeur est aisément réutilisable.

Par ailleurs, le demandeur a également proposé, notamment suivant le brevet belge N° 851.381, un autre procédé de refroidissement rapide sous jet d'eau pulvérisée, qui permet de produire non seulement les mêmes qualités d'acier, mais en plus des aciers à très haute résistance, avec un coût très faible en éléments d'alliage.

Toutefois, ce dernier procédé ne permet pas de récupérer de l'énergie ni d'interrompre le refroidissement rapide à la température de survieillissement.

Dans le but de profiter des avantages présentés par ces deux procédés et d'en réduire les inconvénients au minimum, le demandeur a alors préconisé, dans le brevet belge N° 880.587, un procédé de traitement thermique en continu, dans lequel on soumet les tôles en acier à une opération de refroidissement rapide comportant une phase de projection d'un fluide réfrigérant sur la surface de la tôle, suivie d'une phase d'immersion dans .un bain aqueux à une température supérieure à 75°C.

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Dans le cadre de ce dernier procédé, les conditions de la phase de refroidissement rapide peuvent être modifiées, en réglant la température du fluide réfrigérant projeté sur la tôle avant l'immersion dans le bain aqueux. Avantageusement, on projette sur la tôle un fluide réfrigérant constitué par un brouillard eau/vapeur d'eau et on règle la température de ce brouillard en modifiant la température de l'eau et/ou l'autre des constituants et de préférence celle de l'eau introduite dans le dispositif formateur de brouillard.

Il s'est avéré que les tôles d'acier ainsi traitées pouvaient encore présenter de petits défauts de planéité tels que par exemple des vagues en rives, des vermiculures, etc...; ceci est dû à la complexité des phénomènes et l'impossibilité de maintenir des conditions de traitement rigoureusement constantes (épaisseur de la tôle, état de surface, température...).

La présente invention a pour objet un procédé permettant de réduire notablement les inconvénients ci-dessus.

Cette invention est fondée sur la constatation inattendue qu'il est possible de réduire les défauts de planéité en procédant à l'opération de refroidissement rapide d'abord en immergeant la tôle dans une cuve remplie d'eau chaude et ensuite en effectuant une projection de fluide réfrigérant.

En conséquence, les perfectionnements aux procédés de traitement thermique< objet de la présente invention, procédés dans lesquels on soumet les tôles en acier à une opération de refroidissement rapide comportant au moins une immersion de la tôle dans un bain aqueux à une température supérieure à 75°C, sont essentiellement caractérisés en ce que cette étape de refroidissement par immersion est suivie d'une seconde étape consistant en une projection d'un fluide réfrigérant sur la Γ. tôle.

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En ce qui concerne la projection de fluide réfrigérant, il peut s'agir d'un liquide tel que dq. l’eau ou un fluide aqueux qui peut se trouver à la température ambiante, ou être chaud, porté à l'ébullition ou même surchauffé. Ce fluide peut également être un agent gazeux, tel que notamment un gaz non oxydant ou neutre (azote,...), et de préférence réducteur (à base de . Suivant une version avantageuse de l'invention, la projection de fluide réfrigérant consiste en une fine pulvérisation (brouillard) de liquide tel que par exemple de l'eau dans un gaz tel que de préférence un gaz non oxydant ou neutre (azote,...) ou réducteur (à base de H2, ...) .

Suivant une modalité particulièrement intéressante de l'invention, entre la première étape de l'opération de refroidissement rapide consistant en une immersion des tôles dans un bain aqueux à une température supérieure à 75°C, et celle consistant en une projection d'un fluide réfrigérant, on effectue une phase intermédiaire également de projection sur la tôle d'un fluide réfrigérant .

Suivant cette modalité de l'invention, le refroidissement rapide de la tôle est effectué dans les deux étapes, de telle façon que les températures à l'entrée et à la sortie soient par exemple les suivantes :

- première étape : entrée : 900°C/600°C

sortie : 500°C/400°C

- seconde étape : entrée : 500°C/400°C

sortie : 150°C/60°C.

Il s'est avéré avantageux, suivant l'invention, d'alimenter les dispositifs de projection de fluide réfrigérant en eau à une température supérieure à 70°C, au cours de la seconde étape.

Suivant l'invention, on alimente les dispositifs de projection du fluide réfrigérant en eau à une température supérieure à 70°C, I également au cours de la première étape.

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Dans le cas où le traitement de refroidissement de l'invention ne comporte pas la phase intermédiaire de projection de fluide terminant la première étape, la température de sortie de la seconde étape est par exemple de 500°C/300°C, ce qui facilite le traitement ultérieur de survieillissement.

Egalement suivant l'invention, le débit d'eau en litres/seconde dans le dispositif de projection de la première phase est maintenu égal à la valeur donnée par l'expression suivante : n (2 Is - le - 45) a (100 - Tee) où Q est le débit d'acier en kg/sec.

Ig et I sont les enthalpies de l'acier en Kcal/kg à l'entrée et à la sortie du dispositif de projection, T est la température de l'eau en °C à l'entrée du dispositif ee de projection.

Le réglage de la durée de trempe dans la première étape peut se faire avantageusement, suivant l'invention, par modification du niveau d’eau.

Egalement suivant l'invention, on effectue les deux étapes dans deux cuves séparées et les eaux sont récoltées séparément.

Suivant encore une autre modalité de l’invention, le traitement thermique complet comprend les opérations suivantes : - on chauffe la tôle à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier, - on la maintient à cette température pendant une durée supérieure à 30 secondes, - on la soumet à une opération de refroidissement rapide comportant une phase d'immersion dans un bain aqueux chaud et une h phase de projection d'un fluide réfrigérant, Â- / - 6 - - éventuellement, on soumet ensuite la tôle à une opération de survieillissement pendant une durée supérieure à 20 secondes, - on assure le refroidissement final de la tôle.

La figure 1 ci-annexée est donnée à titre d'exemple non limitatif et représente un mode de réalisation d'une installation de refroidissement rapide permettant de mettre en oeuvre le procédé décrit plus haut. Elle illustre l'opération de refroidissement comportant d'abord une immersion en bain aqueux chaud (en cuve), puis une projection de fluide réfrigérant.

Suivant cette figure, la tôle à refroidir rapidement est repérée en 1 et se déplace dans le sens indiqué par la flèche 2. Cette tôle - à une température par exemple de 850°C - passe sur des rouleaux de guidage 3 et 4, puis pénètre dans la cuve 5 contenant le bain d'eau chaude 5 bis, par l'intermédiaire d'un sas d'étanchéité muni de rouleaux 6. La tôle traverse la cuve 5 suivant un mouvement d'abord descendant, puis après son enroulement sur le rouleau de renvoi 7, elle se dirige vers la sortie de la cuve 6 suivant un mouvement ascendant sensiblement parallèle au mouvement descendant.

A l'extérieur de la cuve 5 la tôle - qui se trouve par exemple à une température de 600°C - traverse d'abord un sas d'étanchéité 9, puis est guidée par un rouleau 10 vers une rampe 11 de gicleurs à brouillard située dans une enceinte 12. Dans le fond de cette enceinte se trouve un rouleau de renvoi 13 pour diriger la tôle vers un sas de sortie muni de rouleaux d'étanchéité 14 et 15.

Finalement, à la sortie de l'enceinte 12,1a tôle - à une température par exemple de 450°C - passe sur les rouleaux 16 et 17, pour être dirigée vers les postes ultérieurs d'utilisation ou de traitement, par exemple de survieillissement.

En vue de la mise en oeuvre d'une autre modalité de l'invention, j une rampe 8 de gicleurs,destinés à projeter un brouillard com-

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f......' - 7 - • k posé d'une fine pulvérisation d'eau dans un gaz avant la sortie de la tôle de la cuve 5, est disposée' par exemple à l'extrémité supérieure de la cuve 5 sur la trajectoire ascendante de la tôle; l'emploi de cette rampe 8 permet d'atteindre une température de tôle, après l'ensemble du traitement, de 150°C par exemple.

Dans une disposition préférentielle, les deux rampes de gicleurs sont installées l'une derrière l'autre dans l'enceinte 12.

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Claims (6)

1. Perfectionnements aux procédés de traitement thermique en continu de tôles d'acier, dans lesquels on soumet les tôles en acier à une opération de refroidissement rapide comportant au moins une immersion de la tôle dans un bain aqueux à une température supérieure à 75°C, caractérisés en ce que cette étape de refroidissement par immersion est suivie d'une seconde étape consistant en une projection d'un fluide réfrigérant sur la tôle. , 2. Perfectionnements suivant la revendication 1, caractérisés en ce que la projection de fluide réfrigérant consiste en une fine pulvérisation (brouillard) de liquide tel que par exemple de l'eau dans un gaz tel que de préférence un gaz non oxydant ou neutre (azote,...) ou réducteur (à base de I^,...).

3. Perfectionnements suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que, entre la première étape de l'opération de refroidissement rapide consistant en une immersion des tôles dans un bain aqueux à une température supérieure à 75°C, et celle consistant en une projection d'un fluide réfrigérant, on effectue une phase intermédiaire également de projection sur la tôle d'un fluide réfrigérant. 1 / ^ Perfectionnements suivant la revendication 3, caractérisés en ce que le refroidissement rapide de la tôle est effectué dans les deux étapes, de telle façon que les températures à l'entrée et à la sortie soient les suivantes : , - première étape : entrée : 900°C/600°C sortie : 500°C/400°C - seconde étape : entrée : 500°C/400°C sortie : 150°C/60°C. / * « - 9 -

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5. Perfectionnements suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisés en ce que"l'on alimente les dispositifs de projection de fluide réfrigérant en eau à une température supérieure à 70°C, au moins au cours de la seconde étape.

6. Perfectionnements suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que le débit d'eau en litres/ seconde dans le dispositif de projection de la première phase est maintenu égal à la valeur donnée par l'expression suivante : Qa (2 I„ - le - 45) > (100 - T ) ee où Q est le débit d'acier en kg/sec., 3. I et I sont les enthalpies de l'acier en Kcal/kg à l'entrée s e et à la sortie du dispositif de projection/ T est la température de l'eau en °C à l'entrée du dis-positif de projection.

7. Perfectionnements suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisés en ce que le traitement thermique complet comprend les opérations suivantes : - on chauffe la tôle à une température supérieure à la température de recristallisation de l'acier, - on la maintient à cette température pendant une durée supé- - rieure à 30 secondes, - on la soumet à une opération de refroidissement rapide compo-tant une phase d'immersion dans un bain aqueux chaud et une phase de projection d'un fluide réfrigérant, v - éventuellement, on soumet ensuite la tôle à une opération de survieillissement pendant une durée supérieure à 20 secondes, - on assure le refroidissement final de la tôle.^, y