WO2010049600A1 - Furnace for a continuously-running steel strip thermal processing plant, and associated method - Google Patents

Furnace for a continuously-running steel strip thermal processing plant, and associated method Download PDF

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WO2010049600A1
WO2010049600A1 PCT/FR2008/001536 FR2008001536W WO2010049600A1 WO 2010049600 A1 WO2010049600 A1 WO 2010049600A1 FR 2008001536 W FR2008001536 W FR 2008001536W WO 2010049600 A1 WO2010049600 A1 WO 2010049600A1
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strip
cooling
section
transfer power
oven according
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PCT/FR2008/001536
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French (fr)
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Pierre-Jérôme BORREL
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Siemens Vai Metals Technologies Sas
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    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire

Definitions

  • the invention relates to furnaces for heat treatment installations for continuously moving steel strips, and in particular to the cooling sections of such furnaces.
  • Such a continuous strip steel strip heat treatment installation comprises, in known manner, a furnace composed of a preheating section, a holding section for maintaining the temperature of the strip at the so-called holding temperature during a certain duration, and a rapid cooling section placed immediately downstream of the temperature holding section, in the running direction of the strip.
  • the furnace comprises, downstream of the cooling section, an oversampling section for maintaining the strip at relatively low temperatures relative to the holding temperature, followed by a final cooling section.
  • the heat treatment system shall be capable of providing heating rates, holding times and cooling rates appropriate to the metallurgy of a particular steel and the geometry of the strip, taking into account the speed scrolling of it.
  • a heat treatment plant is optimized for a particular type of steel strip.
  • the scroll speed is set so as to obtain maximum productivity.
  • the subject of the invention is an oven for the heat treatment of a continuous rolled strip of steel, comprising a preheating section, a temperature holding section and a cooling section.
  • the latter comprises, successively along the path followed by the strip, oriented in the direction of travel of the latter, and near each of the faces of the strip, a first dry-type strip cooling device, whose power is adjustable, and a second wet-type cooling device whose transfer power is adjustable.
  • the oven also includes control and actuation means for adjusting the transfer power of each of the first and second quenchers according to a desired cooling rate and the geometric characteristics of the strip.
  • the furnace according to the invention makes it possible to ensure the treatment: Steels requiring moderately fast cooling rates, generally less than or equal to 70 ° C./s, such as for example steels known as "Interstitial free” or IF. These cooling rates are generally attained, for common belt thicknesses, with exchange capacities of less than or equal to 500 W / m 2 .
  • the oven comprises one or more of the following characteristics, taken separately or according to all possible technical combinations: the first cooling device is moderately fast, its transfer power being adjustable between 0 and 500 W / m 2 ° C. the first cooling device is fast, its transfer power being adjustable beyond 500 W / m 2 ° C., for example up to values of the order of 800 WVm 2 . 0 C the first cooling device comprises at least one gas jet type module and a gas flow control means. the second cooling device is fast, its transfer power being adjustable between 0 and 2000 W / m 2 . the second cooling device comprises at least one module of the water-spray type and comprises means for regulating the flow of water.
  • the second cooling device comprises at least one spray-type module of an air-water mixture and comprises means for regulating the flow rate of the air-water mixture and / or a means for modifying the proportions of the air-water mixture.
  • the second cooling device comprises a direct water quenching tank and means making it possible to make the passage of the strip in the water of the quenching tank optional.
  • the means making it possible to make the passage of the strip through the water of the quenching tank comprise adjustable support means making it possible to modify the position of the quenching tank with respect to the path of the strip, in an "in-line”position; strip being immersed in the quenching tank and in an "off-line” position, the strip being out of the quenching tank.
  • the means making it possible to make the passage of the strip in the water of the quenching tank comprise means of filling and fast emptying of the quenching tank.
  • the cooling section has baffle rollers for guiding the strip along a substantially vertical path through the first and second quenchers.
  • the oven comprises at least one sensor placed along the path of the strip, said at least one sensor being connected to the control and actuating means for the regulation of the cooling section.
  • the invention also relates to a thermal treatment plant of a continuous strip of steel, comprising an inlet section, an oven and an outlet section, the oven being an oven such as the one that has been presented. above.
  • a subject of the invention is a method of using the installation presented above for thermally treating a steel strip in continuous running, comprising the steps of: selecting a cooling rate of the steel strip in function, including the metallurgical characteristics of the input band and the metallurgical characteristics required of the output band; enter the geometric characteristics of the band; calculate a transfer power profile along the path of the strip taking into account the speed of travel of the strip; - determine setpoints for cooling section adjustment parameters; adjusting the transfer power of each of the first and second cooling devices (62, 64; 166; 169) of the cooling section (26; 126) according to said set values.
  • the cooling section comprises at least one sensor, and the step of determining the setpoints takes into account the instantaneous measurements made by the at least one sensor to regulate the operation of said cooling section.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a continuous annealing plant according to the invention
  • Fig. 2 is a representation of one embodiment of the furnace cooling section of the plant of Fig. 1
  • FIG. 3 is a representation of another embodiment of the cooling section of the oven of the installation of FIG. 1
  • Figure 4 is an alternative embodiment of the quenching tray of the cooling section of Figure 3;
  • Figure 5 is a temperature / cooling time diagram, illustrating different areas of transformation of a steel.
  • Figure 1 shows the general arrangement of a continuous annealing plant 1 for the heat treatment of a steel strip 2 in motion.
  • the installation 1 comprises, from upstream to downstream in the direction of travel of the band 2 indicated by the arrows, that is to say from left to right in FIG.
  • An inlet section 10 comprising one or two belt unrollers 11, possibly a deflector roll 12, a guillotine shear 13 and a welder 14 which make it possible to connect the tail of a first band coming from one of the unrollers 11 to the head of the next band from the other unwinder to ensure a continuous operation of the installation 1, and a tape accumulator 15 which restores, downstream, a previously accumulated tape length when stopping, upstream, the unwinding of the tape 2 to connect two successive bands;
  • An oven 20 having a preheating section 22, a temperature holding section 24, a rapid cooling section 26, an overaging section 27 having a plurality of units and a protective gas cooling section 28; and,
  • FIG. 2 describes a first embodiment of the rapid cooling section of the installation 1 of FIG. 1.
  • the band 2 coming out of the holding section 24 enters the cooling section 26.
  • the band 2 is deflected by a set of baffle rollers having a first baffle roll 60, located at a higher level, and a second baffle roll 61, located at a lower level and disposed substantially vertically above the first roll 60.
  • the first and second rolls 60 and 61 are separated from each other, in a horizontal projection plane, a distance between centers corresponding to the sum of the radii of the first and second rollers 60 and 61, so that the strip 2 substantially vertically, from top to bottom, through the rapid-cooling section 26.
  • the steel strip 2 first passes through a first cooling device of the dry type, then a second cooling device of the wet type.
  • the second cooling device has a higher transfer power than that of the first cooling device, but has a greater oxidation potential of the band 2.
  • the oxidation reactions are more effective than the temperature of the band is high. Or 1 when the strip enters the second cooling device of the wet type, temperature, and especially its surface temperature has already been reduced by the passage of the web in the first dry-type cooling device.
  • the relative order of the first and second cooling devices reduces the oxidation of the band. Therefore, it will need only a limited stripping.
  • the relative order of the first and second cooling devices also allows a progressive cooling of the steel strip 2, to ensure the absence of wrinkling in the steel strip produced.
  • the first dry-type cooling device is split into several modules of the gas jet type 62, for example a neutral gas such as nitrogen, whose flow rate is adjustable.
  • Each module comprises two blower boxes located on either side of the strip running line, in the vicinity of each of the faces of the strip.
  • each of the three gas jet modules 62 has a power of adjustable transfer between 0 and 500 W / m 2 ° C., so that the first cooling device is said to be moderately fast.
  • each gas jet module 62 has an adjustable transfer power between 0 and a value greater than 500 W / cm 2 ° C., for example approximately 800 W / cm. 2.degree . C., so that the first cooling device is said to be fast.
  • transfer power adjustable between 0 and XW / cm 2 ° C means that the transfer power can be adjusted from 0 W / cm 2 ° C (out of service) up to XW / cm 2 . c C (maximum power of the cooling device considered).
  • the second wet type cooling device comprises a plurality of water spray type modules 64 whose flow rate is adjustable.
  • Each of the two water spray modules 64 has an adjustable transfer power between 0 and 2000 W / m 2 ° C, so that the second cooling device is said to be fast.
  • Each module comprises spraying systems located on either side of the band scroll line, in the vicinity of each of the faces of the strip.
  • the latter comprises at least one spray-type module of an air-water mixture, whose flow rate and / or the proportion of the mixture is adjustable so that the spray module of an air-water mixture 64 has an adjustable transfer power between 0 and 2000 WVm 2 . 0 C.
  • the second wet type cooling device comprises a direct quench tank in a fluid such as cold or hot water.
  • a quenching tank will be described in detail below, when describing a third embodiment with reference to FIG.
  • the cooling section 26 also comprises a control and actuation unit 66. It comprises calculation means and storage means storing the instructions of a computer program capable of being used. performed by the calculation means for the implementation of the heat treatment process which will be described in detail below.
  • the unit 66 has an input-output interface for connecting the unit 66 to sensors 68.
  • the sensors 68 are suitable for measuring parameters representative of the operation of the cooling section. The person skilled in the art knows how to determine these sensors: it can be a sensor allowing a measurement of the temperature of the strip 2 at a point of the cooling section 26, the speed of movement of the strip 2, etc. .
  • the input-output interface also allows the unit 66 to be connected to each of the first and second quenchers to adjust their transfer power based on a desired cooling power profile and / or instantaneous values. parameters measured by the different sensors.
  • the unit 66 stores cooling rates adapted to the metallurgical characteristics and properties desired for each of the steels that can be treated in the installation.
  • the operator For a particular band to be processed, the operator indicates the nature of the constituent steel of the input band and the properties sought at the output so that unit 66 selects the appropriate cooling rate. The operator also indicates the geometry of the band and in particular its thickness. From this information, the unit 66 determines a target cooling power profile as well as the setpoint values of the control parameters of the cooling section. Indeed, as known to those skilled in the art, the cooling rate depends on the thickness of the strip and the cooling power, and the cooling power depends on control parameters of the cooling section. The control unit 66 sends the target values thus determined to the operating automats of the different cooling modules. In addition, depending on the measurements made along the path of the strip, while the strip is running, the unit 66 adjusts the set values to ensure the regulation of the cooling section. FIG.
  • the steel strip 2 leaving the temperature holding section 24 enters the cooling section 126.
  • the strip 2 is deflected by a set of baffle rollers having a first baffle roll 160, located at an upper level, a second baffle roll 161, located at a lower level and arranged, in a horizontal projection plane, at a spacing distance of first roller 160 equal to the sum of the radii of the first and second rollers 160 and 161, and a third deflector roll 162, located at an intermediate level and arranged, in a horizontal projection plane, at a distance between the centers of the second roller 161; equal to the sum of the radii of the second and third rollers 161 and 162.
  • the band 2 enters the fast cooling section 126 horizontally at a higher level.
  • the first roller 161 changes the orientation of the path of the strip 2. It then descends substantially vertically between the first and second rollers 160 and 161.
  • the strip 2 wraps around the second roller 161 180 °. It then goes up substantially vertically between the second and third rollers 161 and 162.
  • the strip 2 finally leaves the fast cooling section 126 substantially horizontally, at an intermediate level. Along its descending path, between the first and second rollers
  • the strip 2 first passes through a first dry type cooling device, comprising for example three gas jet modules 62 having an adjustable transfer power between 0 and 800 W / m 2 . Then, the strip 2 passes through a second wet type cooling device comprising, on the one hand, two water spray cooling modules 64 having an adjustable transfer power between 0 and 2000 W / m 2 ° C. and, on the other hand, a direct water quenching tank provided with means making optional the passage of the strip 2 in the quenching tank. As a result, the transfer power is adjustable since the use of the quenching tank is optional.
  • the second deflector roll 161 is placed inside a quenching tank 166 which is fixed.
  • the quenching tank 166 is equipped with water circulation circuits (not shown) to circulate the water out of the quenching tank 166 to heat exchanger devices (also not shown) for controlling the temperature of the body of water contained in the quenching tank 166 to cool the strip 2.
  • the quenching tank 166 is in hydraulic communication with a reserve 167 which enables the quench tank 166 to be rapidly filled or emptied by the actuation, by means of the control and actuation unit 66, of a pneumatic device 168 ensuring the positive or negative pressurization of the reserve 167. This makes it possible to make the passage of the strip 2 into the water of the quenching tank 166.
  • FIG. 4 represents a second variant of this third embodiment, in which the quenching tank 169 is movable.
  • a height-adjustable support means such as a lifting device 170 equipped with a motor 171.
  • This is actuated, by means of the unit 66, so as to vertically move the quenching tank 169 between a low position (shown in dashed lines in Figure 4) and a high position.
  • a low position shown in dashed lines in Figure 4
  • a high position In the low position, the second deflector roll 161 is above the water level of the quench tank 169, while in the high position the second deflector roll 161 is completely immersed in the body of water contained in the tank. 169. This makes it possible to make the passage of the strip 2 in the quenching tank 169 optional.
  • the quenching tank is located outside the vertical plane of scrolling of the band 2 between the modules. This requires the use of additional baffle rollers and limits the compactness of the cooling section.
  • Figure 5 shows some examples of feasible cooling cycles using the third embodiment of the cooling section.
  • a cooling cycle is a curve in a temperature / logarithm diagram of the cooling time that shows the temporal evolution of the temperature of a point of the band 2 that flows through the cooling section 126.
  • the curves in bold and solid lines show an example of delimitation of the transformation domains of a steel undergoing continuous cooling.
  • these transformation domains are the ferritic domains F, pearlitic P 1 bainitic B and martensitic M. This last domain is delimited by a line corresponding to the temperature Ms.
  • the nose of the ferritic domain F is characterized by a temperature TF
  • the nose of the pearlitic domain P is characterized by a temperature TP
  • the nose of the bainitic domain B is characterized by a temperature TB.
  • the two horizontal lines are located at the temperatures of allotropic transformations A3 and A1 of the steel in question.
  • temperature A3 is the austenitic domain A and between the temperatures A3 and A1 is the intercritical domain IC.
  • the cooling rate P1 is selected. The different cooling devices are then adjusted so that the steel strip 2 entering the cooling section 126 at a temperature greater than A3 undergoes a cooling corresponding to the curve P1 in FIG. 5.
  • the curve P1 comprises a first portion up to at the temperature A3 corresponding to moderately fast cooling by the three gas jet cooling modules 62; a second portion between the temperature A3 and the temperature TP of the pearlite transformation domain P, corresponding to the action of the first water spray module 64 placed upstream on the path of the strip 2; a third portion between the temperature TP of the pearlitic transformation domain P and the temperature TB of the bainitic transformation domain B, corresponding to the action of the second water-cooling device 64 located downstream; and an isothermal bearing at the temperature TB of bainitic area B through the presence of an over-aging section.
  • the strip 2 is cooled to a cooling rate P2, for example of the order of 50 ° C./s.
  • the curve P2 comprises a first portion corresponding to the fast cooling of the strip up to the temperature A3 by the action of the first upstream gas jet cooling module 62; a second portion between the temperature A3 and the temperature TP of the pearlite transformation domain P, corresponding to the fast cooling by action of the second and third gas jet cooling modules 62 located downstream; a third portion between the temperature TP of the pearlitic transformation domain P and the temperature of the end of thermal treatment in the martensitic domain M, corresponding to the cooling produced by the two water spray cooling modules 64.
  • the cooling rate P3 for example more than 100 ° C./s is selected for a steel strip 2, which may be of the same type.
  • metallurgical as in the previous example but having a greater thickness entering the cooling section at a holding temperature greater than the temperature A3 undergoes a first rapid cooling to the temperature A3 by the action of the cooling modules by gas jets 62; then a second rapid cooling between A3 and the temperature TP of the pearlitic transformation domain P by the action of the water spray cooling modules 64; and a third rapid cooling to the end of heat treatment temperature in the martensitic domain M, by quenching in the quench tank 166 containing cold water.
  • the pace of cooling then has a significant slope corresponding to the transfer of a large power and, therefore, a very high cooling rate.
  • the heat treatment plant is adapted to operate at least in the following three areas:
  • the rapid cooling section which has just been described has numerous advantages: - The possibility, whenever the cooling rate of the strip and its thickness allow it, to implement only the cooling means of the dry type .

Abstract

The invention relates to a furnace for the thermal processing of a continuously-running rolled steel strip, said furnace comprising a preheating section, a temperature-maintaining section and a cooling section (26). The cooling section (26) sequentially comprises, along the path of the strip (2), in the running direction thereof and in the vicinity of each of the surfaces of the strip: a first quenching device (62) that does not oxidise the strip and has an adjustable transfer power; and a second quenching device (64) that oxidises the strip and has an adjustable transfer power; characterised in that the furnace comprises a control and actuation means (65) for adjusting the transfer power of each of the first and second quenching devices based on a desired cooling rate and on the size characteristics of the strip.

Description

Four pour une installation de traitement thermique d'une bande d'acier en défilement continu et procédé associé Furnace for a heat treatment plant of a continuously moving steel strip and associated method
L'invention se rapporte aux fours pour des installations de traitement thermique de bandes d'acier en défilement continu, et en particulier aux sections de refroidissement de tels fours.The invention relates to furnaces for heat treatment installations for continuously moving steel strips, and in particular to the cooling sections of such furnaces.
Le laminage à froid de l'acier provoque un durcissement par écrouissage qui entraîne une fragilité rendant difficile ou interdisant la mise en forme ultérieure des bandes laminées. Afin de restaurer la ductilité de l'acier de ces bandes, on pratique un traitement thermique dit « de recuit ». Pour ce faire, en alternative aux traitements thermiques statiques appliqués à une bobine de bande laminée placée dans un four cloche, des installations spécialisées ont été construites afin de réaliser un traitement thermique alors que la bande laminée défile continûment.The cold rolling of the steel causes hardening by hardening which causes brittleness making it difficult or prohibiting the subsequent shaping of the rolled strips. In order to restore the ductility of the steel of these strips, a so-called "annealing" heat treatment is practiced. To this end, as an alternative to static heat treatments applied to a coil of laminated strip placed in a bell furnace, specialized installations have been constructed in order to carry out a heat treatment while the laminated strip is running continuously.
Une telle installation de traitement thermique de bandes d'acier en défilement continu comporte, de manière connue, un four composé d'une section de préchauffage, d'une section de maintien pour maintenir la température de la bande à en température dite de maintien pendant une certaine durée, et d'une section de refroidissement rapide placée immédiatement en aval de la section de maintien en température, dans le sens de défilement de la bande. Eventuellement, le four comporte, en aval de la section de refroidissement, une section de sur- veillissement pour maintenir la bande à des températures relativement basses par rapport à la température de maintien, suivie d'une section de refroidissement final.Such a continuous strip steel strip heat treatment installation comprises, in known manner, a furnace composed of a preheating section, a holding section for maintaining the temperature of the strip at the so-called holding temperature during a certain duration, and a rapid cooling section placed immediately downstream of the temperature holding section, in the running direction of the strip. Optionally, the furnace comprises, downstream of the cooling section, an oversampling section for maintaining the strip at relatively low temperatures relative to the holding temperature, followed by a final cooling section.
L'installation de traitement thermique doit être capable d'assurer des allures de chauffage, des durées de maintien en température et des allures de refroidissement adaptées à la métallurgie d'un acier particulier et de la géométrie de la bande, compte tenu de la vitesse de défilement de celle-ci. Ainsi, une installation de traitement thermique est optimisée pour un type particulier de bande d'acier. En particulier, la vitesse de défilement est fixée de manière à obtenir la productivité maximale.The heat treatment system shall be capable of providing heating rates, holding times and cooling rates appropriate to the metallurgy of a particular steel and the geometry of the strip, taking into account the speed scrolling of it. Thus, a heat treatment plant is optimized for a particular type of steel strip. In particular, the scroll speed is set so as to obtain maximum productivity.
Or1 depuis quelques années, la variété des aciers travaillés sous forme de bandes laminées et nécessitant un traitement thermique de recuit s'est considérablement étendue, en particulier sous l'impulsion du marché automobile. Cela impose aux exploitants qui souhaitent diversifier leur production de posséder plusieurs installations de traitement thermique, chaque installation étant dédiée à la production d'un type particulier de bandes d'acier. Les investissements nécessaires sont multipliés et le taux d'exploitation de chaque installation est réduit lorsque le carnet de commandes de l'exploitant est fractionné en production différentes et de faible tonnage.Or 1 for several years, the variety of steels worked in the form of rolled strip and requiring an annealing heat treatment extended considerably, in particular under the impetus of the automotive market. This requires operators wishing to diversify their production to several heat treatment plants, each installation being dedicated to the production of a particular type of steel strip. The necessary investments are multiplied and the exploitation rate of each installation is reduced when the operator's order book is split into different and low tonnage production.
L'invention a pour but de pallier aux problèmes précités en proposant un four apte à traiter thermiquement une grande variété de bandes d'acier de manière à autoriser la diversification de la production d'une installation de traitement thermique équipée d'un tel four. Pour cela l'invention a pour objet un four pour le traitement thermique d'une bande d'acier laminée en défilement continu, comportant une section de préchauffage, une section de maintien en température et une section de refroidissement. Cette dernière comporte, successivement le long du chemin suivi par la bande, orienté dans le sens de défilement de celle-ci, et à proximité de chacune des faces de la bande, un premier dispositif de refroidissement de bande du type sec, dont la puissance de transfert est ajustable, et un second dispositif de refroidissement de bande du type humide, dont la puissance de transfert est ajustable. Le four comporte également un moyen de contrôle et d'actionnement permettant d'ajuster la puissance de transfert de chacun des premier et second dispositifs de refroidissement rapide en fonction d'une allure de refroidissement souhaitée et des caractéristiques géométriques de la bande.The invention aims to overcome the aforementioned problems by providing a furnace capable of heat treating a wide variety of steel strips so as to allow the diversification of the production of a heat treatment plant equipped with such a furnace. For this purpose, the subject of the invention is an oven for the heat treatment of a continuous rolled strip of steel, comprising a preheating section, a temperature holding section and a cooling section. The latter comprises, successively along the path followed by the strip, oriented in the direction of travel of the latter, and near each of the faces of the strip, a first dry-type strip cooling device, whose power is adjustable, and a second wet-type cooling device whose transfer power is adjustable. The oven also includes control and actuation means for adjusting the transfer power of each of the first and second quenchers according to a desired cooling rate and the geometric characteristics of the strip.
Ainsi, le four selon l'invention permet d'assurer le traitement : Des aciers exigeant des allures de refroidissement modérément rapides, généralement inférieures ou égales à 70°C/s, comme par exemple les aciers dits « Interstitial free » ou IF. Ces allures de refroidissement sont généralement atteintes, pour les épaisseurs courantes de bandes, avec des capacités d'échange inférieures ou égales à 500 W/m2.°CThus, the furnace according to the invention makes it possible to ensure the treatment: Steels requiring moderately fast cooling rates, generally less than or equal to 70 ° C./s, such as for example steels known as "Interstitial free" or IF. These cooling rates are generally attained, for common belt thicknesses, with exchange capacities of less than or equal to 500 W / m 2 .
Des aciers exigeant des allures de refroidissement rapides ou très rapides nécessitant, pour les épaisseurs courantes de bandes, des capacités d'échange supérieures à 500 W/m2.°C. Dans cette catégorie d'acier, on trouve aussi bien des aciers à bas carbone de qualité pour étirage, « Drawing Quality » ou QC, que les aciers multiphasés du type « Dual Phase » ou DP, les aciers du type « TRansformation Induced Plasticity » ou TRIP, les aciers Martensitiques,...Steels requiring rapid or very fast cooling rates requiring, for common belt thicknesses, exchange capacities greater than 500 W / m 2 ° C. In this category of steel, there are also low quality steels for drawing, drawing quality or QC, which multiphase steels of the "Dual Phase" or DP type, steels of the "TRansformation Induced Plasticity" type or TRIP, Martensitic steels, etc.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le four comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniques possibles : le premier dispositif de refroidissement est modérément rapide, sa puissance de transfert étant ajustable entre 0 et 500 W/m2.°C. le premier dispositif de refroidissement est rapide, sa puissance de transfert étant ajustable au-delà de 500 W/m2.°C, par exemple jusqu'à des valeurs de Tordre de 800 WVm2.0C le premier dispositif de refroidissement comporte au moins un module du type à jets de gaz et un moyen de régulation du débit du gaz. le second dispositif de refroidissement est rapide, sa puissance de transfert étant ajustable entre 0 et 2000 W/m2.°C. - le second dispositif de refroidissement comporte au moins un module du type à pulvérisation d'eau et comporte un moyen de régulation du débit d'eau. le second dispositif de refroidissement comporte au moins un module du type à pulvérisation d'un mélange air-eau et comporte un moyen de régulation du débit du mélange air-eau et/ou un moyen de modification des proportions du mélange air-eau. le second dispositif de refroidissement comporte un bac de trempe directe à eau et des moyens permettant de rendre optionnel le passage de la bande dans l'eau du bac de trempe. les moyens permettant de rendre optionnel le passage de la bande dans l'eau du bac de trempe comportent des moyens de support réglables permettant de modifier la position du bac de trempe par rapport au parcours de la bande, dans une position « en ligne » la bande étant immergée dans le bac de trempe et dans une position « hors ligne » la bande étant émergée hors du bac de trempe. - les moyens permettant de rendre optionnel le passage de la bande dans l'eau du bac de trempe comportent des moyens de remplissage et de vidange rapide du bac de trempe. la section de refroidissement comporte des rouleaux déflecteurs pour guider la bande le long d'un parcours sensiblement vertical à travers les premier et second dispositifs de refroidissement rapide. le four comporte au moins un capteur placé le long du parcours de la bande, ledit au moins un capteur étant connecté aux moyens de contrôle et d'actionnement pour la régulation de la section de refroidissement.According to particular embodiments, the oven comprises one or more of the following characteristics, taken separately or according to all possible technical combinations: the first cooling device is moderately fast, its transfer power being adjustable between 0 and 500 W / m 2 ° C. the first cooling device is fast, its transfer power being adjustable beyond 500 W / m 2 ° C., for example up to values of the order of 800 WVm 2 . 0 C the first cooling device comprises at least one gas jet type module and a gas flow control means. the second cooling device is fast, its transfer power being adjustable between 0 and 2000 W / m 2 . the second cooling device comprises at least one module of the water-spray type and comprises means for regulating the flow of water. the second cooling device comprises at least one spray-type module of an air-water mixture and comprises means for regulating the flow rate of the air-water mixture and / or a means for modifying the proportions of the air-water mixture. the second cooling device comprises a direct water quenching tank and means making it possible to make the passage of the strip in the water of the quenching tank optional. the means making it possible to make the passage of the strip through the water of the quenching tank comprise adjustable support means making it possible to modify the position of the quenching tank with respect to the path of the strip, in an "in-line"position; strip being immersed in the quenching tank and in an "off-line" position, the strip being out of the quenching tank. the means making it possible to make the passage of the strip in the water of the quenching tank comprise means of filling and fast emptying of the quenching tank. the cooling section has baffle rollers for guiding the strip along a substantially vertical path through the first and second quenchers. the oven comprises at least one sensor placed along the path of the strip, said at least one sensor being connected to the control and actuating means for the regulation of the cooling section.
L'invention a également pour objet une installation de traitement thermique d'une bande d'acier défilant en continu, comportant une section d'entrée, un four et une section de sortie, le four étant un four tel que celui qui a été présenté ci- dessus.The invention also relates to a thermal treatment plant of a continuous strip of steel, comprising an inlet section, an oven and an outlet section, the oven being an oven such as the one that has been presented. above.
L'invention a enfin pour objet un procédé d'utilisation de l'installation présentée ci-dessus pour traiter thermiquement une bande d'acier en défilement continu, comportant les étapes consistant à : sélectionner une allure de refroidissement de la bande d'acier en fonction, notamment des caractéristiques métallurgiques de la bande en entrée et des caractéristiques métallurgiques requises de la bande en sortie ; saisir les caractéristiques géométriques de la bande ; calculer un profil de puissance de transfert le long du parcours de la bande en tenant compte de la vitesse de défilement de la bande ; - déterminer des valeurs de consigne pour les paramètres d'ajustement de la section de refroidissement ; ajuster la puissance de transfert de chacun des premier et second dispositifs de refroidissement (62, 64 ; 166 ; 169) de la section de refroidissement (26 ; 126) selon lesdites valeurs de consigne. De préférence, la section de refroidissement comporte au moins un capteur, et l'étape de détermination des valeurs de consigne prend en compte les mesures instantanées réalisées par ledit au moins un capteur pour réguler le fonctionnement de ladite section de refroidissement.Finally, a subject of the invention is a method of using the installation presented above for thermally treating a steel strip in continuous running, comprising the steps of: selecting a cooling rate of the steel strip in function, including the metallurgical characteristics of the input band and the metallurgical characteristics required of the output band; enter the geometric characteristics of the band; calculate a transfer power profile along the path of the strip taking into account the speed of travel of the strip; - determine setpoints for cooling section adjustment parameters; adjusting the transfer power of each of the first and second cooling devices (62, 64; 166; 169) of the cooling section (26; 126) according to said set values. Preferably, the cooling section comprises at least one sensor, and the step of determining the setpoints takes into account the instantaneous measurements made by the at least one sensor to regulate the operation of said cooling section.
L'invention et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une représentation schématique d'une installation de recuit en continu selon l'invention ; la figure 2 est une représentation d'un mode de réalisation de la section de refroidissement du four de l'installation de la figure 1 ; - la figure 3 est une représentation d'un autre mode de réalisation de la section de refroidissement du four de l'installation de la figure 1 ; la figure 4 est une variante de réalisation du bac de trempe de la section de refroidissement de la figure 3 ; et,The invention and its advantages will appear more clearly on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: Figure 1 is a schematic representation of a continuous annealing plant according to the invention; Fig. 2 is a representation of one embodiment of the furnace cooling section of the plant of Fig. 1; FIG. 3 is a representation of another embodiment of the cooling section of the oven of the installation of FIG. 1; Figure 4 is an alternative embodiment of the quenching tray of the cooling section of Figure 3; and,
La figure 5 est un diagramme température/temps de refroidissement, illustrant différents domaines de transformation d'un acier.Figure 5 is a temperature / cooling time diagram, illustrating different areas of transformation of a steel.
La figure 1 représente la disposition générale d'une installation de recuit en continu 1 pour le traitement thermique d'une bande d'acier 2 en mouvement. L'installation 1 comporte, de l'amont vers l'aval dans le sens de défilement de la bande 2 indiqué par les flèches, c'est-à-dire de gauche à droite sur la figure 1 : - Une section d'entrée 10, comportant une ou deux dérouleuses de bande 11, éventuellement un rouleau déflecteur 12, une cisaille guillotine 13 et une soudeuse 14 qui permettent de raccorder la queue d'une première bande issue d'une des dérouleuses 11 à la tête de la bande suivante issue de l'autre dérouleuse pour assurer un fonctionnement en continu de l'installation 1, et un accumulateur de bande 15 qui restitue, en aval, une longueur de bande préalablement accumulée lorsqu'on stoppe, en amont, le déroulement de la bande 2 pour raccorder deux bandes successives ;Figure 1 shows the general arrangement of a continuous annealing plant 1 for the heat treatment of a steel strip 2 in motion. The installation 1 comprises, from upstream to downstream in the direction of travel of the band 2 indicated by the arrows, that is to say from left to right in FIG. 1: - An inlet section 10, comprising one or two belt unrollers 11, possibly a deflector roll 12, a guillotine shear 13 and a welder 14 which make it possible to connect the tail of a first band coming from one of the unrollers 11 to the head of the next band from the other unwinder to ensure a continuous operation of the installation 1, and a tape accumulator 15 which restores, downstream, a previously accumulated tape length when stopping, upstream, the unwinding of the tape 2 to connect two successive bands;
Un four 20, comportant une section de préchauffage 22, une section de maintien en température 24, une section de refroidissement rapide 26, 126 une section de sur-vieillissement 27 comportant plusieurs unités et une section de refroidissement sous gaz protecteur 28 ; et,An oven 20, having a preheating section 22, a temperature holding section 24, a rapid cooling section 26, an overaging section 27 having a plurality of units and a protective gas cooling section 28; and,
Une section de sortie 30, comportant un accumulateur de sortie 31 , un ensemble de « Skin-Pass » 32, une cisaille 33, éventuellement un rouleau déflecteur 34, et une ou deux enrouleuses 35 fonctionnant alternativement. La figure 2 décrit un premier mode de réalisation de la section de refroidissement rapide de l'installation 1 de la figure 1. La bande 2 sortant de la section de maintien 24 entre dans la section de refroidissement 26. La bande 2 est défléchie par un ensemble de rouleaux déflecteurs comportant un premier rouleau déflecteur 60, situé à un niveau supérieur, et un second rouleau déflecteur 61, situé à un niveau inférieur et disposé sensiblement à l'aplomb du premier rouleau 60. Les premier et second rouleaux 60 et 61 sont séparés l'un de l'autre, dans un plan de projection horizontal, d'une distance d'entraxe correspondant à la somme des rayons des premier et second rouleaux 60 et 61 , de sorte que la bande 2 chemine sensiblement verticalement, de haut en bas, à travers la section de refroidissement rapide 26.An outlet section 30, comprising an output accumulator 31, a set of "Skin-Pass" 32, a shear 33, possibly a deflector roll 34, and one or two winders 35 operating alternately. FIG. 2 describes a first embodiment of the rapid cooling section of the installation 1 of FIG. 1. The band 2 coming out of the holding section 24 enters the cooling section 26. The band 2 is deflected by a set of baffle rollers having a first baffle roll 60, located at a higher level, and a second baffle roll 61, located at a lower level and disposed substantially vertically above the first roll 60. The first and second rolls 60 and 61 are separated from each other, in a horizontal projection plane, a distance between centers corresponding to the sum of the radii of the first and second rollers 60 and 61, so that the strip 2 substantially vertically, from top to bottom, through the rapid-cooling section 26.
D'une manière générale, le long de son parcours, la bande d'acier 2 traverse d'abord un premier dispositif de refroidissement du type sec, puis un second dispositif de refroidissement du type humide. Le second dispositif de refroidissement a une puissance de transfert plus importante que celle du premier dispositif de refroidissement, mais présente un potentiel d'oxydation de la bande 2 plus important. Les réactions d'oxydation sont d'autant plus efficaces que la température de la bande est élevée. Or1 lorsque la bande entre dans le second dispositif de refroidissement du type humide, sa température, et en particulier sa température de surface, a déjà été diminuée par le passage de la bande dans le premier dispositif de refroidissement du type sec. Ainsi, l'ordre relatif des premier et second dispositifs de refroidissement permet de réduire l'oxydation de la bande. Par conséquent, celle-ci n'aura besoin que d'un décapage limité.In general, along its path, the steel strip 2 first passes through a first cooling device of the dry type, then a second cooling device of the wet type. The second cooling device has a higher transfer power than that of the first cooling device, but has a greater oxidation potential of the band 2. The oxidation reactions are more effective than the temperature of the band is high. Or 1 when the strip enters the second cooling device of the wet type, temperature, and especially its surface temperature has already been reduced by the passage of the web in the first dry-type cooling device. Thus, the relative order of the first and second cooling devices reduces the oxidation of the band. Therefore, it will need only a limited stripping.
L'ordre relatif des premier et second dispositifs de refroidissement permet également une progressivité du refroidissement de la bande d'acier 2, pour assurer l'absence de plissement dans la bande d'acier produite. Dans un premier mode de réalisation de l'installation, le premier dispositif de refroidissement du type sec est fractionné en plusieurs modules du type à jet de gaz 62, par exemple un gaz neutre tel que de l'azote, dont le débit est réglable. Chaque module comprend deux caissons de soufflage situés de part et d'autre de la ligne de défilement de la bande, au voisinage de chacune des faces de la bande.The relative order of the first and second cooling devices also allows a progressive cooling of the steel strip 2, to ensure the absence of wrinkling in the steel strip produced. In a first embodiment of the installation, the first dry-type cooling device is split into several modules of the gas jet type 62, for example a neutral gas such as nitrogen, whose flow rate is adjustable. Each module comprises two blower boxes located on either side of the strip running line, in the vicinity of each of the faces of the strip.
Dans une première variante de réalisation du premier dispositif de refroidissement, chacun des trois modules à jet de gaz 62 a une puissance de transfert ajustable entre 0 et 500 W/m2.°C, de sorte que le premier dispositif de refroidissement est dit modérément rapide.In a first variant embodiment of the first cooling device, each of the three gas jet modules 62 has a power of adjustable transfer between 0 and 500 W / m 2 ° C., so that the first cooling device is said to be moderately fast.
Dans une seconde variante de réalisation du premier dispositif de refroidissement, chaque module à jet de gaz 62 a une puissance de transfert ajustable entre 0 et une valeur supérieure à 500 W/cm2.°C, par exemple d'environ 800 W/cm2.°C, de sorte que le premier dispositif de refroidissement est dit rapide.In a second variant embodiment of the first cooling device, each gas jet module 62 has an adjustable transfer power between 0 and a value greater than 500 W / cm 2 ° C., for example approximately 800 W / cm. 2.degree . C., so that the first cooling device is said to be fast.
On notera que par « puissance de transfert ajustable entre 0 et X W/cm2.°C », on entend que la puissance de transfert peut être ajustée depuis 0 W/cm2.°C (hors service) jusqu'à X W/cm2.cC (puissance maximale du dispositif de refroidissement considéré).Note that "transfer power adjustable between 0 and XW / cm 2 ° C" means that the transfer power can be adjusted from 0 W / cm 2 ° C (out of service) up to XW / cm 2 . c C (maximum power of the cooling device considered).
Le second dispositif de refroidissement du type humide comporte plusieurs modules du type à pulvérisation d'eau 64, dont le débit est réglable. Chacun des deux modules à pulvérisation d'eau 64 a une puissance de transfert ajustable entre 0 et 2000 W/m2.°C, de sorte que le second dispositif de refroidissement est dit rapide. Chaque module comprend des systèmes de pulvérisation situés de part et d'autre de la ligne de défilement de la bande, au voisinage de chacune des faces de la bandeThe second wet type cooling device comprises a plurality of water spray type modules 64 whose flow rate is adjustable. Each of the two water spray modules 64 has an adjustable transfer power between 0 and 2000 W / m 2 ° C, so that the second cooling device is said to be fast. Each module comprises spraying systems located on either side of the band scroll line, in the vicinity of each of the faces of the strip.
Dans une variante de réalisation du second dispositif de refroidissement du type humide, celui-ci comporte au moins un module du type à pulvérisation d'un mélange air-eau, dont le débit et/ou la proportion du mélange est réglable de sorte que le module à pulvérisation d'un mélange air-eau 64 a une puissance de transfert ajustable entre 0 et 2000 WVm2.0C.In an alternative embodiment of the second wet-type cooling device, the latter comprises at least one spray-type module of an air-water mixture, whose flow rate and / or the proportion of the mixture is adjustable so that the spray module of an air-water mixture 64 has an adjustable transfer power between 0 and 2000 WVm 2 . 0 C.
Dans un second mode de réalisation de l'installation dans laquelle le premier dispositif de refroidissement du type sec est identique à celui du mode de réalisation précédent, le second dispositif de refroidissement du type humide comporte un bac de trempe direct dans un fluide tel que de l'eau froide ou chaude. Un bac de trempe sera décrit en détail ci-dessous, lors de la description d'un troisième mode de réalisation en référence à la figure 3.In a second embodiment of the installation in which the first dry type cooling device is identical to that of the previous embodiment, the second wet type cooling device comprises a direct quench tank in a fluid such as cold or hot water. A quenching tank will be described in detail below, when describing a third embodiment with reference to FIG.
La section de refroidissement 26 comporte également une unité de contrôle et d'actionnement 66. Elle comporte des moyens de calcul et des moyens de mémorisation stockant les instructions d'un programme d'ordinateur aptes à être exécutées par les moyens de calcul pour la mise en oeuvre du procédé de traitement thermique qui sera décrit en détail ci-dessous.The cooling section 26 also comprises a control and actuation unit 66. It comprises calculation means and storage means storing the instructions of a computer program capable of being used. performed by the calculation means for the implementation of the heat treatment process which will be described in detail below.
L'unité 66 comporte une interface d'entrée-sortie permettant de connecter l'unité 66 à des capteurs 68. Les capteurs 68 sont adaptés à la mesure de paramètres représentatifs du fonctionnement de la section de refroidissement. L'homme du métier sait déterminer ces capteurs : il peut s'agir d'un capteur permettant une mesure de la température de la bande 2 en un point de la section de refroidissement 26, de la vitesse de défilement de la bande 2, etc.The unit 66 has an input-output interface for connecting the unit 66 to sensors 68. The sensors 68 are suitable for measuring parameters representative of the operation of the cooling section. The person skilled in the art knows how to determine these sensors: it can be a sensor allowing a measurement of the temperature of the strip 2 at a point of the cooling section 26, the speed of movement of the strip 2, etc. .
L'interface d'entrée-sortie permet également de connecter l'unité 66 à chacun des premier et second dispositifs de refroidissement rapide pour en ajuster la puissance de transfert en fonction d'un profil de puissance de refroidissement souhaité et/ou des valeurs instantanées des paramètres mesurés par les différents capteurs.The input-output interface also allows the unit 66 to be connected to each of the first and second quenchers to adjust their transfer power based on a desired cooling power profile and / or instantaneous values. parameters measured by the different sensors.
Dans un mode particulier de réalisation, l'unité 66 stocke des allures de refroidissement adaptées aux caractéristiques métallurgiques et aux propriétés recherchées pour chacun des aciers susceptibles d'être traités dans l'installation.In a particular embodiment, the unit 66 stores cooling rates adapted to the metallurgical characteristics and properties desired for each of the steels that can be treated in the installation.
Pour une bande particulière à traiter, l'opérateur indique la nature de l'acier constitutif de la bande en entrée et les propriétés recherchées en sortie de manière à ce que l'unité 66 sélectionne l'allure de refroidissement adaptée. L'opérateur indique également la géométrie de la bande et notamment son épaisseur. A partir de ces informations, l'unité 66 détermine un profil de puissance de refroidissement visé ainsi que les valeurs de consigne des paramètres de commande de la section de refroidissement. En effet, comme le sait l'homme du métier, la vitesse de refroidissement dépend de l'épaisseur de la bande et de la puissance de refroidissement, et la puissance de refroidissement dépend de paramètres de commande de la section de refroidissement. L'unité de commande 66 envoie les valeurs de consigne ainsi déterminées à des automates d'actionnement des différents modules de refroidissement. En outre, en fonction des mesures faites le long du parcours de la bande, pendant que la bande est en défilement, l'unité 66 adapte les valeurs de consigne pour assurer la régulation de la section de refroidissement. La figure 3 décrit un troisième mode de réalisation de la section de refroidissement rapide de l'installation 1 de la figure 1. La bande d'acier 2 sortant de la section de maintien en température 24 entre dans la section de refroidissement 126. La bande 2 est défléchie par un ensemble de rouleaux déflecteurs comportant un premier rouleau déflecteur 160, situé à un niveau supérieur, un second rouleau déflecteur 161, situé à un niveau inférieur et disposé, dans un plan de projection horizontal, à une distance d'entraxe du premier rouleau 160 égale à la somme des rayons des premier et second rouleaux 160 et 161, et un troisième rouleau déflecteur 162, situé à un niveau intermédiaire et disposé, dans un plan de projection horizontal, à une distance d'entraxe du second rouleau 161 égale à la somme des rayons des second et troisième rouleaux 161 et 162. La bande 2 entre dans la section de refroidissement rapide 126 horizontalement à un niveau supérieur. Le premier rouleau 161 modifie l'orientation du parcours de la bande 2. Celle-ci descend alors sensiblement verticalement entre les premier et second rouleaux 160 et 161. La bande 2 s'enroule autour du second rouleau 161 sur 180°. Elle remonte ensuite sensiblement verticalement entre les second et troisième rouleaux 161 et 162. La bande 2 sort finalement de la section de refroidissement rapide 126 sensiblement horizontalement, à un niveau intermédiaire. Le long de son parcours descendant, entre les premier et second rouleauxFor a particular band to be processed, the operator indicates the nature of the constituent steel of the input band and the properties sought at the output so that unit 66 selects the appropriate cooling rate. The operator also indicates the geometry of the band and in particular its thickness. From this information, the unit 66 determines a target cooling power profile as well as the setpoint values of the control parameters of the cooling section. Indeed, as known to those skilled in the art, the cooling rate depends on the thickness of the strip and the cooling power, and the cooling power depends on control parameters of the cooling section. The control unit 66 sends the target values thus determined to the operating automats of the different cooling modules. In addition, depending on the measurements made along the path of the strip, while the strip is running, the unit 66 adjusts the set values to ensure the regulation of the cooling section. FIG. 3 describes a third embodiment of the rapid cooling section of the installation 1 of FIG. 1. The steel strip 2 leaving the temperature holding section 24 enters the cooling section 126. The strip 2 is deflected by a set of baffle rollers having a first baffle roll 160, located at an upper level, a second baffle roll 161, located at a lower level and arranged, in a horizontal projection plane, at a spacing distance of first roller 160 equal to the sum of the radii of the first and second rollers 160 and 161, and a third deflector roll 162, located at an intermediate level and arranged, in a horizontal projection plane, at a distance between the centers of the second roller 161; equal to the sum of the radii of the second and third rollers 161 and 162. The band 2 enters the fast cooling section 126 horizontally at a higher level. The first roller 161 changes the orientation of the path of the strip 2. It then descends substantially vertically between the first and second rollers 160 and 161. The strip 2 wraps around the second roller 161 180 °. It then goes up substantially vertically between the second and third rollers 161 and 162. The strip 2 finally leaves the fast cooling section 126 substantially horizontally, at an intermediate level. Along its descending path, between the first and second rollers
160 et 161 , la bande 2 traverse d'abord un premier dispositif de refroidissement du type sec, comportant par exemple trois modules à jet de gaz 62 ayant une puissance de transfert ajustable entre 0 et 800 W/m2.°C. Puis, la bande 2 traverse un second dispositif de refroidissement du type humide comportant, d'une part, deux modules de refroidissement à pulvérisation d'eau 64 ayant une puissance de transfert ajustable entre 0 et 2000 W/m2.°C et, d'autre part, un bac de trempe directe à eau muni de moyens rendant optionnel le passage de la bande 2 dans le bac de trempe. De ce fait, la puissance de transfert est ajustable puisque l'utilisation du bac de trempe est optionnelle. Dans une première variante de ce troisième mode de réalisation, le second rouleau déflecteur 161 est placé à l'intérieur d'un bac de trempe 166 qui est fixe. Le bac de trempe 166 est équipé de circuits de circulation d'eau (non représentés) pour faire circuler l'eau hors du bac de trempe 166 jusqu'à des dispositifs échangeurs de chaleur (également non représentés) permettant de contrôler la température de la masse d'eau contenue dans le bac de trempe 166 pour refroidir la bande 2. Le bac de trempe 166 est en communication hydraulique avec une réserve 167 qui permet de remplir ou de vidanger rapidement le bac de trempe 166 par l'actionnement, au moyen de l'unité de contrôle et d'actionnement 66, d'un dispositif pneumatique 168 assurant la mise sous pression positive ou négative de la réserve 167. Cela permet de rendre optionnel le passage de la bande 2 dans l'eau du bac de trempe 166. La figure 4 représente une seconde variante de ce troisième mode de réalisation, dans laquelle le bac de trempe 169 est mobile. Il est supporté par un moyen de support réglable en hauteur, tel qu'un dispositif élévateur 170 équipé d'un moteur 171. Celui-ci est actionné, au moyen de l'unité 66, de manière à déplacer verticalement le bac de trempe 169 entre une position basse (représentée en pointillés sur la figure 4) et une position haute. Dans la position basse, le second rouleau déflecteur 161 est au-dessus du niveau d'eau du bac de trempe 169, alors que dans la position haute, le second rouleau déflecteur 161 est complètement immergé dans la masse d'eau contenue dans le bac de trempe 169. Cela permet de rendre optionnel le passage de la bande 2 dans le bac de trempe 169.160 and 161, the strip 2 first passes through a first dry type cooling device, comprising for example three gas jet modules 62 having an adjustable transfer power between 0 and 800 W / m 2 . Then, the strip 2 passes through a second wet type cooling device comprising, on the one hand, two water spray cooling modules 64 having an adjustable transfer power between 0 and 2000 W / m 2 ° C. and, on the other hand, a direct water quenching tank provided with means making optional the passage of the strip 2 in the quenching tank. As a result, the transfer power is adjustable since the use of the quenching tank is optional. In a first variant of this third embodiment, the second deflector roll 161 is placed inside a quenching tank 166 which is fixed. The quenching tank 166 is equipped with water circulation circuits (not shown) to circulate the water out of the quenching tank 166 to heat exchanger devices (also not shown) for controlling the temperature of the body of water contained in the quenching tank 166 to cool the strip 2. The quenching tank 166 is in hydraulic communication with a reserve 167 which enables the quench tank 166 to be rapidly filled or emptied by the actuation, by means of the control and actuation unit 66, of a pneumatic device 168 ensuring the positive or negative pressurization of the reserve 167. This makes it possible to make the passage of the strip 2 into the water of the quenching tank 166. FIG. 4 represents a second variant of this third embodiment, in which the quenching tank 169 is movable. It is supported by a height-adjustable support means, such as a lifting device 170 equipped with a motor 171. This is actuated, by means of the unit 66, so as to vertically move the quenching tank 169 between a low position (shown in dashed lines in Figure 4) and a high position. In the low position, the second deflector roll 161 is above the water level of the quench tank 169, while in the high position the second deflector roll 161 is completely immersed in the body of water contained in the tank. 169. This makes it possible to make the passage of the strip 2 in the quenching tank 169 optional.
En variante, plutôt que d'être situé directement à l'aplomb des module jet de gaz, à pulvérisation d'eau ou à pulvérisation d'un mélange air-eau, le bac de trempe est situé hors du plan vertical de défilement de la bande 2 entre les modules. Cela nécessite l'utilisation de rouleaux déflecteurs supplémentaires et limite la compacité de la section de refroidissement.Alternatively, rather than being located directly above the gas jet module, water spray or spraying an air-water mixture, the quenching tank is located outside the vertical plane of scrolling of the band 2 between the modules. This requires the use of additional baffle rollers and limits the compactness of the cooling section.
La figure 5 montre quelques exemples de cycles de refroidissement réalisables en utilisant le troisième mode de réalisation de la section de refroidissement.Figure 5 shows some examples of feasible cooling cycles using the third embodiment of the cooling section.
Un cycle de refroidissement est une courbe dans un diagramme température/logarithme du temps de refroidissement qui montre l'évolution temporelle de la température d'un point de la bande 2 qui circule à travers la section de refroidissement 126. Sur cette figure, les courbes en traits gras et pleins montrent un exemple de délimitation des domaines de transformation d'un acier subissant un refroidissement continu. Pour l'exemple représenté, ces domaines de transformation sont les domaines ferritique F, perlitique P1 bainitique B et martensitique M. Ce dernier domaine est délimité par une droite correspondant à la température Ms. Le nez du domaine ferritique F est caractérisé par une température TF, le nez du domaine perlitique P est caractérisé par une température TP, et le nez du domaine bainitique B est caractérisé par une température TB. Dans la partie supérieure de cette figure, les deux lignes horizontales, en traits gras et pointillés, sont situées aux niveaux des températures de transformations allotropiques A3 et A1 de l'acier considéré. Au dessus de la température A3, se trouve le domaine austénitique A et entre les températures A3 et A1, se trouve le domaine inter-critique IC. Selon un premier procédé d'utilisation de l'installation, l'allure de refroidissement P1 est sélectionnée. Les différents dispositifs de refroidissement sont alors réglés pour que la bande d'acier 2 entrant dans la section de refroidissement 126 à une température supérieure à A3 subisse un refroidissement correspondant à la courbe P1 sur la figure 5. La courbe P1 comporte une première portion jusqu'à la température A3 correspondant au refroidissement modérément rapide par les trois modules de refroidissement à jets de gaz 62 ; une seconde portion entre la température A3 et la température TP du domaine de transformation perlitique P, correspondant à l'action du premier module à pulvérisation d'eau 64 placé en amont sur le parcours de la bande 2 ; une troisième portion entre la température TP du domaine de transformation perlitique P et la température TB du domaine de transformation bainitique B, correspondant à l'action du second dispositif de refroidissement par pulvérisation d'eau 64 situé en aval ; et un palier isotherme à la température TB du domaine bainitique B grâce à la présence d'une section de sur-veillissement. Selon un second procédé d'utilisation de l'installation, la bande 2 est refroidie selon une allure de refroidissement P2, par exemple de l'ordre de 50°C/s. La bande d'acier 2 entre dans la section de refroidissement à une température de maintien supérieure à la température A3. La courbe P2 comporte une première portion correspondant au refroidissement rapide de la bande jusqu'à la température A3 par action du premier module de refroidissement par jets de gaz 62 situé en amont ; une seconde portion entre la température A3 et la température TP du domaine de transformation perlitique P, correspondant au refroidissement rapide par action des second et troisième modules de refroidissement par jets de gaz 62 situés en aval ; une troisième portion entre la température TP du domaine de transformation perlitique P et la température de la fin de traitement thermique dans le domaine martensitique M, correspondant au refroidissement produit par les deux modules de refroidissement par pulvérisation d'eau 64.A cooling cycle is a curve in a temperature / logarithm diagram of the cooling time that shows the temporal evolution of the temperature of a point of the band 2 that flows through the cooling section 126. In this figure, the curves in bold and solid lines show an example of delimitation of the transformation domains of a steel undergoing continuous cooling. For the example shown, these transformation domains are the ferritic domains F, pearlitic P 1 bainitic B and martensitic M. This last domain is delimited by a line corresponding to the temperature Ms. The nose of the ferritic domain F is characterized by a temperature TF, the nose of the pearlitic domain P is characterized by a temperature TP, and the nose of the bainitic domain B is characterized by a temperature TB. In the upper part of this figure, the two horizontal lines, in bold and dashed lines, are located at the temperatures of allotropic transformations A3 and A1 of the steel in question. Above temperature A3 is the austenitic domain A and between the temperatures A3 and A1 is the intercritical domain IC. According to a first method of using the installation, the cooling rate P1 is selected. The different cooling devices are then adjusted so that the steel strip 2 entering the cooling section 126 at a temperature greater than A3 undergoes a cooling corresponding to the curve P1 in FIG. 5. The curve P1 comprises a first portion up to at the temperature A3 corresponding to moderately fast cooling by the three gas jet cooling modules 62; a second portion between the temperature A3 and the temperature TP of the pearlite transformation domain P, corresponding to the action of the first water spray module 64 placed upstream on the path of the strip 2; a third portion between the temperature TP of the pearlitic transformation domain P and the temperature TB of the bainitic transformation domain B, corresponding to the action of the second water-cooling device 64 located downstream; and an isothermal bearing at the temperature TB of bainitic area B through the presence of an over-aging section. According to a second method of using the installation, the strip 2 is cooled to a cooling rate P2, for example of the order of 50 ° C./s. Steel strip 2 enters the cooling section at a temperature of maintaining above the temperature A3. The curve P2 comprises a first portion corresponding to the fast cooling of the strip up to the temperature A3 by the action of the first upstream gas jet cooling module 62; a second portion between the temperature A3 and the temperature TP of the pearlite transformation domain P, corresponding to the fast cooling by action of the second and third gas jet cooling modules 62 located downstream; a third portion between the temperature TP of the pearlitic transformation domain P and the temperature of the end of thermal treatment in the martensitic domain M, corresponding to the cooling produced by the two water spray cooling modules 64.
Selon un troisième procédé d'utilisation de la même section de refroidissement 126, l'allure de refroidissement P3, par exemple de plus de 100°C/s est sélectionnée pour qu'une bande d'acier 2, qui peut être de même type métallurgique que dans l'exemple précédent mais présentant une épaisseur supérieure, entrant dans la section de refroidissement à une température de maintien supérieure à la température A3 subisse un premier refroidissement rapide jusqu'à la température A3 par action des modules de refroidissement par jets de gaz 62 ; puis un second refroidissement rapide entre A3 et la température TP du domaine de transformation perlitique P par action des modules de refroidissement par pulvérisation d'eau 64 ; et un troisième refroidissement rapide jusqu'à la température de fin de traitement thermique dans le domaine martensitique M, par trempe dans le bac de trempe 166 contenant de l'eau froide. On notera que l'allure du refroidissement présente alors une pente importante correspondant au transfert d'une puissance importante et, par conséquent, à une vitesse de refroidissement très élevée.According to a third method of using the same cooling section 126, the cooling rate P3, for example more than 100 ° C./s is selected for a steel strip 2, which may be of the same type. metallurgical as in the previous example but having a greater thickness, entering the cooling section at a holding temperature greater than the temperature A3 undergoes a first rapid cooling to the temperature A3 by the action of the cooling modules by gas jets 62; then a second rapid cooling between A3 and the temperature TP of the pearlitic transformation domain P by the action of the water spray cooling modules 64; and a third rapid cooling to the end of heat treatment temperature in the martensitic domain M, by quenching in the quench tank 166 containing cold water. Note that the pace of cooling then has a significant slope corresponding to the transfer of a large power and, therefore, a very high cooling rate.
De manière générale, pour être la plus versatile possible, l'installation de traitement thermique est adaptée pour pouvoir fonctionner au moins dans les trois domaines suivants :In general, to be as versatile as possible, the heat treatment plant is adapted to operate at least in the following three areas:
Dans le domaine des températures supérieures à l'une des températures de transformations allotropiques A3 ou A1 ; Dans le domaine des températures comprises entre les températures A3 ou A1 et une température sensiblement proche d'un début de transformation métallurgique ; et,In the field of temperatures above one of the allotropic transformation temperatures A3 or A1; In the field of temperatures between temperatures A3 or A1 and a temperature substantially close to a beginning of metallurgical transformation; and,
Dans le domaine des températures comprises entre une température sensiblement proche d'un début de transformation métallurgique et une température de fin de traitement et/ou de palier de transformation et/ou de début de réchauffage.In the field of temperatures between a temperature substantially close to a start of metallurgical transformation and a temperature of end of treatment and / or stage of transformation and / or start of reheating.
La section de refroidissement rapide qui vient d'être décrite présente de nombreux avantages : - La possibilité, chaque fois que l'allure de refroidissement de la bande et son épaisseur le permettent, de ne mettre en œuvre que les moyens de refroidissement du type sec.The rapid cooling section which has just been described has numerous advantages: - The possibility, whenever the cooling rate of the strip and its thickness allow it, to implement only the cooling means of the dry type .
La possibilité, lorsqu'il est nécessaire d'utiliser des fluides de refroidissement qui présentent un fort potentiel d'oxydation de la surface de la bande, de pouvoir les mettre en œuvre le plus tardivement possible le long du parcours de la bande, lorsque la surface de la bande est déjà refroidie et moins réactive.The possibility, when it is necessary to use cooling fluids which have a high oxidation potential of the surface of the strip, to be able to implement them as late as possible along the path of the strip, when the tape surface is already cooled and less reactive.
La possibilité de pouvoir ajuster la puissance de transfert des dispositifs de refroidissement, quels qu'ils soient et individuellement, chaque point de fonctionnement de la section de refroidissement étant optimal pour un acier donné, une épaisseur de bande, une vitesse de défilement, etc.The possibility of being able to adjust the transfer power of the cooling devices, whatever and individually, each operating point of the cooling section being optimal for a given steel, a strip thickness, a running speed, etc.
La possibilité d'ajuster la progressivité du refroidissement pour éviter les différentes causes à l'origine des plissements de bande. De telles causes sont décrites, par exemple, par Ph. PAULUS et P. LAVAL dans « Study of the heat buckling and shape problems in continuous heat treating lines and discussion of proposed solutions ». Par exemple, en évitant les forts écarts de vitesse de refroidissement ou les trop grandes différences de température entre la bande et les rouleaux déflecteurs, tels que le rouleau immergé dans le bac de trempe. la capacité d'accepter en entrée des bandes d'acier ayant des températures dans une gamme de températures étendue, comprenant, entre autre, une température de 8500C environ, autorisant le traitement thermique d'aciers se transformant à partir de températures supérieures à la température A3, et une température légèrement supérieure à 7000C1 autorisant le traitement d'aciers se transformant à partir du domaine inter-critique.The ability to adjust the progressivity of cooling to avoid the different causes of tape folding. Such causes are described, for example, by Ph. PAULUS and P. LAVAL in "Study of the heat buckling and shape problems in continuous heat treatment lines and discussion of proposed solutions". For example, avoiding large differences in cooling speed or excessive temperature differences between the belt and the baffle rollers, such as the roll immersed in the quenching tank. the ability to accept as input steel strips having temperatures in a wide temperature range, including, inter alia, a temperature of about 850 ° C, allowing the heat treatment of steels turning from temperatures above the temperature A3, and a temperature slightly above 700 0 C 1 allowing the treatment of steels transforming from the inter-critical domain.
L'avantage de pouvoir fonctionner avec une vitesse de refroidissement très élevée pour limiter la longueur de la section de refroidissement et donc son encombrement, tout en respectant les contraintes imposées par la métallurgie des aciers qui peuvent être contradictoires : par exemple, d'une part des aciers à vitesse de refroidissement lente afin de permettre les phénomènes de diffusion d'avoir lieu, par exemple entre 850 et 6000C pour des aciers au carbone classiques et, d'autre part, des aciers à vitesse de refroidissement rapide afin d'empêcher les diffusions pour obtenir des structures métastables.The advantage of being able to operate with a very high cooling speed to limit the length of the cooling section and therefore its bulk, while respecting the constraints imposed by the metallurgy of steels which can be contradictory: for example, on the one hand steels slow cooling rate to allow the diffusion phenomena to take place, for example between 850 and 600 0 C for conventional carbon steels and, on the other hand, steels with a rapid cooling rate in order to prevent broadcasts to obtain metastable structures.
La possibilité de pouvoir interrompre le refroidissement afin de pratiquer un maintien dans une gamme de températures souhaitées : par exemple, vers 5000C pour le « sur-vieillissement » des aciers au carbone, vers 4000C pour le développement d'une phase bainitique dans certains aciers multiphasés, vers 2000C pour le « partitionning » de certains aciers martensitiques. The possibility of being able to stop cooling in order to maintain a desired range of temperatures: for example, around 500 ° C. for the "over-aging" of carbon steels, around 400 ° C. for the development of a bainitic phase in some multiphase steels, around 200 0 C for the "partitionning" of some martensitic steels.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Four (20) pour le traitement thermique d'une bande d'acier laminée en défilement continu, comportant une section de préchauffage (22), une section de maintien en température (24) et une section de refroidissement, caractérisé en ce que la section de refroidissement (26 ; 126) comporte successivement le long du chemin suivi par la bande (2), orienté dans le sens de défilement de celle-ci, et à proximité de chacune des faces de la bande : un premier dispositif de refroidissement de bande (62) du type sec dont la puissance de transfert est ajustable; et, - un second dispositif de refroidissement de bande (64 ; 166 ; 169) du type humide dont la puissance de transfert est ajustable, et en ce que le four comporte un moyen de contrôle et d'actionnement (66) permettant d'ajuster la puissance de transfert de chacun des premier et second dispositifs de refroidissement en fonction d'une allure de refroidissement souhaitée et des caractéristiques géométriques de la bande.An oven (20) for the heat treatment of a continuously moving rolled steel strip, having a preheating section (22), a temperature holding section (24) and a cooling section, characterized in that that the cooling section (26; 126) comprises successively along the path followed by the strip (2), oriented in the running direction thereof, and near each of the faces of the strip: a first device band cooling (62) of the dry type whose transfer power is adjustable; and - a second wet-type web-cooling device (64; 166; 169) whose transfer power is adjustable, and in that the oven includes control and actuation means (66) for adjusting the transfer power of each of the first and second cooling devices according to a desired cooling rate and the geometric characteristics of the band.
2.- Four selon revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier dispositif de refroidissement (62) du type sec est modérément rapide, sa puissance de transfert étant ajustable entre 0 et 500 W/m2.°C. 2. Oven according to claim 1, characterized in that said first cooling device (62) of the dry type is moderately fast, its transfer power being adjustable between 0 and 500 W / m 2 .
3.- Four selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit premier dispositif de refroidissement (62) du type sec est rapide, sa puissance de transfert étant ajustable entre 0 et 800 W/cm2.°C.3. Oven according to claim 1, characterized in that said first cooling device (62) of the dry type is fast, its transfer power being adjustable between 0 and 800 W / cm 2 .
4.- Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit premier dispositif de refroidissement comporte au moins un module du type à jets de gaz (62) et un moyen de régulation du débit du gaz. 4. Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that said first cooling device comprises at least one gas jet type module (62) and a gas flow control means.
5.- Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit second dispositif de refroidissement (64) du type humide est rapide, sa puissance de transfert étant ajustable entre 0 et 2000 W/m2.°C. 5. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that said second cooling device (64) wet type is fast, its transfer power being adjustable between 0 and 2000 W / m 2 .
6.- Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit second dispositif de refroidissement comporte au moins un module du type à pulvérisation d'eau (64) et comporte un moyen de régulation du débit d'eau.6. An oven according to claim 5, characterized in that said second cooling device comprises at least one water-spray type module (64) and comprises a means of regulating the flow of water.
7.- Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit second dispositif de refroidissement comporte au moins un module du type à pulvérisation d'un mélange air-eau et comporte un moyen de régulation du débit du mélange air-eau et/ou un moyen de modification des proportions du mélange air-eau. 7. Oven according to claim 5, characterized in that said second cooling device comprises at least one type of spray module of a air-water mixture and comprises means for regulating the flow rate of the air-water mixture and / or a means for modifying the proportions of the air-water mixture.
8.- Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit second dispositif de refroidissement du type humide comporte un bac de trempe directe à eau (166 ; 169) et des moyens permettant de rendre optionnel le passage de la bande dans l'eau du bac de trempe (168 ; 170). Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that said second wet type cooling device comprises a direct water quenching tank (166; 169) and means making it possible to make the passage of the strip in the water of the quenching tank (168; 170).
9.- Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens permettant de rendre optionnel le passage de la bande (2) dans l'eau du bac de trempe (169) comportent des moyens de support (170 ; 171) réglables permettant de modifier la position du bac de trempe par rapport au parcours de la bande, dans une position « en ligne » la bande étant immergée dans le bac de trempe et dans une position « hors ligne » la bande étant émergée hors du bac de trempe. 9. An oven according to claim 8, characterized in that the means for making optional the passage of the strip (2) in the water quenching tank (169) comprise adjustable support means (170; 171) allowing to change the position of the quenching tank with respect to the path of the strip, in an "in-line" position, the strip being immersed in the quenching tank and in an "off-line" position, the strip being out of the quenching tank.
10.- Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens permettant de rendre optionnel le passage de la bande (2) dans l'eau du bac de trempe (166) comportent des moyens de remplissage et de vidange rapide (167 ; 168) du bac de trempe.10. An oven according to claim 8, characterized in that the means for making optional the passage of the strip (2) in the water quenching tank (166) comprise means for filling and fast emptying (167; 168) of the quenching tank.
11.- Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la section de refroidissement (26 ; 126) comporte des rouleaux déflecteurs (60, 61 ; 160, 161, 162) pour guider la bande (2) le long d'un parcours sensiblement vertical à travers les premier et second dispositifs de refroidissement rapide.Oven according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling section (26; 126) has baffle rollers (60, 61; 160, 161, 162) for guiding the strip (2) along a substantially vertical path through the first and second rapid cooling devices.
12.- Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur (68) placé le long du parcours de la bande (2), ledit au moins un capteur étant connecté audits moyens de contrôle et d'actionnement (66) pour la régulation de la section de refroidissement (26 ; 126). 12. Oven according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one sensor (68) placed along the path of the strip (2), said at least one sensor being connected to said control means and actuating (66) for regulating the cooling section (26; 126).
13-. Installation (1) de traitement thermique d'une bande d'acier défilant en continu, comportant une section d'entrée (10), un four (20) et une section de sortie (30), caractérisée en ce que ledit four est un four selon l'une quelconque des revendications 1 à 12. 13-. Apparatus (1) for heat treatment of a continuously moving steel strip, having an inlet section (10), an oven (20) and an outlet section (30), characterized in that said furnace is a oven according to any one of claims 1 to 12.
14.- Procédé d'utilisation du four selon la revendication 10 pour traiter thermiquement une bande d'acier (2) en défilement continu, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : sélectionner une allure de refroidissement de la bande d'acier en fonction, notamment des caractéristiques métallurgiques de la bande en entrée et des caractéristiques métallurgiques requises de la bande en sortie ; saisir les caractéristiques géométriques de la bande ; - calculer un profil de puissance de transfert le long du parcours de la bande en tenant compte de la vitesse de défilement de la bande ; déterminer des valeurs de consigne pour les paramètres d'ajustement de la section de refroidissement ; ajuster la puissance de transfert de chacun des premier et second dispositifs de refroidissement (62, 64 ; 166 ; 169) de la section de refroidissement (26 ; 126) selon lesdites valeurs de consigne.14. A method of using the furnace according to claim 10 for thermally treating a steel strip (2) in continuous scrolling, characterized in that it comprises the steps of: selecting a cooling rate of the steel strip in function, in particular the metallurgical characteristics of the input band and the metallurgical characteristics required of the band at the output; enter the geometric characteristics of the band; calculating a transfer power profile along the path of the strip taking into account the speed of travel of the strip; determine setpoints for the adjustment parameters of the cooling section; adjusting the transfer power of each of the first and second cooling devices (62, 64; 166; 169) of the cooling section (26; 126) according to said set values.
15.- Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la section de refroidissement comporte au moins un capteur (68), et en ce que l'étape de détermination des valeurs de consigne prend en compte les mesures instantanées réalisées par ledit au moins un capteur pour réguler le fonctionnement de ladite section de refroidissement (26 ; 126). 15.- Method according to claim 14, characterized in that the cooling section comprises at least one sensor (68), and in that the step of determining the set values takes into account the instantaneous measurements made by said at least one a sensor for regulating the operation of said cooling section (26; 126).
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