"Appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant un recuit en continu" "Appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant un recuit en continu"
La présente invention est relative à la technique de recuit en continu de feuillards d'acier, plus particulièrement à un appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale d'un feuillard d'acier durant le traitement de recuit en continu, cette zone étant constituée suivant le bord du feuillard tel qu' on le voit dans la direction transversale de ce feuillard pour obtenir ainsi un rouleau de feuillard, dans lequel la distribution de la tension dans la direction transversale n'est pas uniforme.
Une tôle d'acier laminée à froid est habituellement recuite pour supprimer les contraintes engendrées du fait de ce laminage à froid, pour régler les propriétés mécaniques ou pour régler la constitution chimique de l'acier, la taille des grains ou l'état cristallin. Dans le cas d'un recuit en caisse réalisé sur une longue période de temps, le rouleau est placé dans un four à recuire de manière qua son axe d'enroulement se situe en direction verticale. L'extrémité inférieure du rouleau (que l'on appelle ci-après "zone marginale inférieure"), qui est en contact avec le support de base du four à recuire, se charge par conséquent de contraintes. Ces contraintes réduisent considérablement la valeur commerciale du rouleau de feuillard.
La somme des contraintes dans la zone marginale inférieure a tendance à être plus élevée dans le cas de feuillards en acier électromagnétique, du fait que la température de recuit est nettement plus élevée que dans les cas où deux rouleaux d'un feuillard laminé à froid traditionnel sont empilés l'un au-dessus de l'autre dans le four à recuire. Comme les tôles en acier électromagnétique sont laminées lorsqu'on les utilise pour des transformateurs, des moteurs, etc, les fortes contraintes de ces tôles ont pour résultat une perte d'énergie électrique et sont donc très désavantageuses.
Pour cette raison, la zone marginale d'un feuillard, dans laquelle les contraintes sont engendrées est traditionnellement découpée avant l'utilisation des tôles en acier électromagnétique pour transformateurs, etc. Ceci a évidemment pour résultat une réduction considérable de récupération des tôles d'acier.
On a proposé plusieurs procédés pour réduire les contraintes dans la zone marginale susdite. A titre d'exemple, dans la demande de brevet japonnais n[deg.] 52-13168/77, on a décrit un feuillard d'acier préalablement pourvu de fentes dans une zone marginale.
Ce feuillard est ensuite bobiné sous la forme d'un rouleau. Lorsque le feuillard d'acier est ensuite recuit, ce rouleau est placé dans le four à recuire de manière que sa zone marginale susdite se trouve sur le support de base du four à recuire.
Un autre procédé de réduction de contraintes dans la zone marginale d'un feuillard a été proposé dans la demande de brevet japonnais n[deg.] 52-13169/77. Dans le cas de ce procédé, lorsqu'on bobine le feuillard d'acier sous la forme d'un rouleau, le feuillard est enroulé de manière qu'une zone marginale ne soit pas uniforme. Durant le recuit en caisse, la zone marginale non uniforme du rouleau est placée sur le support de base du four à recuire. Aucun des procédés décrits ci-dessus n'est très efficace pour réduire les contraintes dans la zone marginale inférieure d'un rouleau de feuillard et ces procédés présentent des problèmes à résoudre en vue d'une application pratique.
La demanderesse a par conséquent proposé dans le brevet belge n[deg.] 883.463,un autre procédé de réduction des contraintes dans la zone marginale inférieure d'un rouleau. Suivant le procédé proposé pour le recuit en caisse, le feuillard d'acier est d'abord soumis à un traitement thermique suivant une'zone marginale, qui est différent du traitement subi par la portion restante, et ce par exemple en prévoyant un refroidissement sélectif d'une zone marginale de manière à créer une déformation plastique et à faire varier ainsi la longueur du feuillard d'acier, c'est-à-dire à engendrer une distribution de longueur non uniforme dans la direction transversale.
Le feuillard d'acier est ensuite bobiné en un rouleau de manière que la différence relative de longueur du feuillard d'acier dans la direction transversale crée une tension relativement élevée dans la zone marginale refroidie sélectivement. Lorsque 1= rouleau de feuillard d'acier est soumis à un re-cuit en caisse, ce rouleau est placé dans le four à recuire de manière que la zone marginale susdite refroidie sélectivement se trouve sur le support de base.
Dans ce procédé proposé, il est considéré comme préférable, lors du bobinage du rouleau, que seule la tension d'enroulement de la partie du feuillard d'acier se trouvant à la base durant le recuit en caisse soit augmentée et que la tension d'enroulement du feuillard d'acier dans la partie restante soit la tension habituelle. Par conséquent, durant le stade de refroidissement de la phase de recuit en continu, précédant le recuit en caisse, seule la zone marginale suivant la direction transversale du feuillard d'acier est refroidie sélectivement de manière à se déformer plastiquement du fait des contraintes thermiques et à être ainsi modifiée en longueur suivant la direction transversale..
Le bobinage de ce feuillard d'acier donne
un rouleau ayant une distribution de tension d'enroulement, qui est différente suivant la direction transversale, comme on l'a mentionné précédemment.
Le problème existant avec ce procédé est
que la distribution résultante de tension d'enroulement est déterminée par les résultats du refroidissement sélectif mentionné ci-dessus. Par conséquent, pour atteindre une réduction stable et sûre des contraintes dans une zone marginale inférieure en contact avec le support de base, il est nécessaire de refroidire sélectivement une longueur prédéterminée d'une zone marginale prédéterminée également du feuillard d'acier, quelle que'soit la "mobilité" du feuillard d'acier dans la direction transversale et quels que soient les changements dans la largeur du feuillard d'acier.
La présente invention prévoit un appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale d'un feuillard d'acier durant un recuit en continu, cet appareil répondant aux exigences maentionnées précédemment. Cet appareil comprend .: un dispositif prévu dans la zone de refroidissement d'un four à recuire
en continu pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier ; un dispositif pour commander le dispositif susdit de refroidissement sélectif ; et un dispositif pour prévoir ou déceler le résultat du refroidissement sélectif. L'appareil est capable de créer une distribution de la tension d'enroulement suivant la direction transversale du feuillard d'acier, suivant laquelle il n'y a pratiquement pas de contraintes créées dans la zone marginale inférieure du feuillard d'acier, contraintes dues au propre poids de ce feuillard durant le recuit en caisse réalisé sur une longue période de temps après le refroidissement sélectif.
Suivant une première forme de réalisation de la présente invention, l'appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant un recuit en continu comprend.-en outre un dispositif pour déceler le bord du feuillard d'acier en cours dé transfert à travers la zone de refroidissement d'un four à recuire en continu, la distribution de tension d'enroulement dans la direction transversale étant créée suivant les résultats de détection du bord du feuillard d'acier.
Suivant une seconde forme de réalisation de la présente invention, l'appareil pour le refroidisse\ment sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant un recuit en continu comprend, en plus du dispositif de détection suivant la première forme de réalisation susdite, un détecteur de température de tôle, destiné à la mesure de la température de la zone marginale d'un feuillard d'acier, qui a été refroidie sélectivement, ainsiquedela température de la portion de ce feuillard d'acier, qui n'a pas été refroide sélectivement, et un dispositif pour régler le débit du milieu de refroidissement alimenté à ce dispositif de refroidissement sélectif. Ceci permet de prévoir un feuillard d'acier d'une longueur de variation désirée dans la direction transversale.
Il en résulte qu'il est possible d'obtenir une distribution de tension d'enroulement dans la direction transversale, qui est telle qu'il n'y a pratiquement pas de contraintes créées du fait du poids propre du rouleau, même durant un recuit en caisse de longue période.
Suivant une troisième forme de réalisation
de la présente invention, l'appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant un recuit en continu est commandé suivant la différence dans les tensions et comprend de préférence, en plus du dispositif de détection suivant la première forme de réalisation, un détecteur de tension, destiné à la mesure de la tension dans la zone marginale refroidie sélectivement du feuillard d'acier et de la tension dans la partie non refroidie sélectivement de ce feuillard, et un dispositif pour recevoir les signaux représentant la différence des deux tensions mesurées et commandant le débit du milieu de refroidissement alimenté au dispositif de refroidissement sélectif, pour régler ainsi la différence susdite à une valeur désirée.
Suivant une quatrième forme de réalisation
de la présente invention, l'appareil refroidit sélectivement une largeur prédéterminée de zone marginale d'un feuillard d'acier. Il comprend de préférence, en plus du dispositif de détection suivant la première forme
de réalisation, un dispositif de commande pour le profilage du bord d'un feuillard d'acier suivant la variation de largeur ou le déplacement de ce feuillard et pour la poursuite de la commande du dispositif de refroidissement sélectif.
L'invention est décrite plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins annexés.
La Figure 1 illustre la construction d'une <EMI ID=1.1>
dissement sélectif.
Les Figures 2 à 5 illustrent des formes de réalisation des dispositifs prévus pour le refroidissement sélectif.
Suivant la Figure 1, la chaîne à recuire en continu comprend une zone de chauffage 1, une zone d'égalisation 2 et une zone de refroidissement 3, un feuillard d'acier 4 étant transféré à travers ces zones 1, 2 et 3. Le feuillard d'acier 4 enroulé autour d'une bobine de dévidage 5 est transféré dans le sens de la flèche et est ensuite enroulé autour d'une bobine d'enroulement 6. Le dispositif 7 prévu pour le refroidissement sélectif se trouve dans la zone de refroidis-sement 3.
Suivant la Figure 2, tandis que le feuillard d'acier 4 est transféré dans le sens de la flèche, un gaz de refroidissement est soufflé sur la surface inférieure du feuillard 4 par le dispositif de refroidissement sélectif 7. Par conséquent, cette action de refroidissement sélective refroidit localement le feuillard d'acier 4. Un dispositif 8 prévu pour la détection d'un bord du feuillard d'acier, que l'on appelle ci-après dispositif de détection de bord, est localisé directement après le dispositif de refroidissement sé-
<EMI ID=2.1> Figure 2. Le dispositif de détection de bord 8 engendre un signal représentant la variation de la largeur de feuillard et le déplacement du bord de ce feuillard. Sur la base des résultats décelés, le gaz de refroidissement est soufflé par l'intermédiaire du dispositif de refroidissement sélectif 7 sur la zone marginale susdite du feuillard d'acier pour le refroidir sélectivement. Il est à remarquer que le dispositif de détection.de bord 8 peut également être localisé directement avant le dispositif de refroidissement sélectif 7 pour déceler la variation de largeur du feuillard et prévoir ainsi les résultats du refroidissement sélectif.
En reconsidérant à nouveau la Figure 1, le feuillard d'acier 4 est chauffé dans la zone de chauffage 1, soumis à une égalisation dans la zone d'égalisation 2 à une température de 800 à 900[deg.]C, et ensuite refroidi de force sous. un gaz protecteur, habituellement un gaz HNX ou de l'hydrogène,dans la zone de refroidissement 3 afin d'abaisser la température dans la gamme de 700 à 750[deg.]C. Le dispositif de détection de bord 8 décèle ou dicerne la position du bord du feuillard d'acier pour créer un signal de sortie représentatif de cette position. Ce signal est alors transmis au dispositif de refroidissement sélectif 7. Ce dernier est alimenté en milieu de refroidissement et refroidit sélectivement une zone prédéterminée de l'ordre de 50 à 150 mm, mesurée depuis le bord latéral du feuillard 4.
La zone refroidie sélectivement est ensuite refroidie plus fortement jusqu'à une température d'en-
<EMI ID=3.1>
froidie sélectivement. Il résulte de cette différence de températures que la première zone a tendance à se contracter proportionnellement à la température de refroidissement. La deuxième zone est cependant d'une température relativement élevée et reste ainsi dans un état relativement expansé, en exerçant par conséquent une. tension vers la première zone sélectivement refroidie.
Lorsque cette tension est supérieure à la limite d'élasticité de la zone sélectivement refroidie du feuillard d'acier à la température de refroidissement sélectif, cette zone subit une déformation plastique due à la tension. La longueur de la zone refroidit sélectivement peut par conséquent être augmentée d'une valeur de l'ordre de 0,1 à 0,7 % comparativement à l'autre zone du feuillard, c'est-à-dire que ce dernier peut être de longueur accrue suivant la direction transversale.
Pour obtenir la variation de longueur décri-te ci-dessus, la différence des températures entre la zone refroidie sélectivement et la zone restante du feuillard d'acier, par exemple la zone suivant l'autre bord ou la partie centrale du feuillard lorsqu'on regarde suivant la direction transversale est de préférence de 70 à 150[deg.]C.
Dans le cas de la Figure 3, on a illustré une forme de réalisation du dispositif de refroidissement sélectif qui assure la différence de températures mentionnée ci-dessus. Le dispositif de refroidissement sélectif 7 refroidit le bord du feuillard 4. Les dispositifs de détection de température du feuillard sont localisés aux deux positions 9-1 et 9-2 et mesurent la température de la zone refroidie sélectivement et de la portion restante non refroidie sélectivement du feuillard d'acier 4. Le dispositif de détection de température de feuillard produit des signaux de température qui sont comparés l'un à l'autre dans le dispositif de réglage de.température 10. Un dispositif de
<EMI ID=4.1>
duit un signal de sortie et actionne un dispositif de réglage du débit du milieu de refroidissement 12 pour régler le débit de ce milieu de refroidissement alimenté au.dispositif de refroidissement sélectif 7 et pour refroidir ainsi le feuillard d'acier 4. De la sorte, on obtient une différence prédéterminée de températures, mesurée par les deux dispositifs de détection de température; différence qui est par exemple de 100[deg.]C. Du fait du refroidissement du feuillard d'acier 4 par le milieu de refroidissement, dont le débit est commandé de la façon décrite ci-dessus, le feuillard d'acier 4 a une longueur qui varie suivant la.direction transversale.
Ceci provoque l'allongement du feuillard d'acier 4 dans la partie refroidie sélectivement. Le bobinage du feuillard d'acier 4 donne par conséquent
un rouleau présentant une distribution non uniforme désirée de la tension d'enroulement. En d'autres termes une tension d'enroulement constante est appliquée
au feuillard d'acier 4, lorsqu'on le considère dans la direction de courte largeur, mais comme la partie refroidie sélectivement du feuillard d'acier 4 est plus longue que la partie restante non refroidie sélectivement, la distribution résultante de tension d'enroulement devient appropriée.
La différence de températures entre le bord latéral du feuillard d'acier 4, qui a été refroidit sélectivement, et l'autre partie de ce feuillard 4,
est influencée dans une certaine mesure par la vitesse de transfert du feuillard. Par conséquent, on peut prévoir un détecteur de vitesse de transfert de feuillard 13. Ce détecteur produit un signal de sortie
de la vitesse de transfert de feuillard, qui est transmis au dispositif de réglage du débit de milieu de refroidissement 11. Ce dernier règle ensuite le débit
du milieu de refroidissement et permet ainsi de supprimer l'influence de la variation dans la vitesse de transfert de feuillard à la valeur minimale.
Il est également possible, dans le cadre de
la présente invention, de régler le débit du milieu
de refroidissement en utilisant la différence des tensions, telle que décrite avec référence à la Figure 4.
Un tel réglage du débit est une variante du réglage de débit utilisant la différence des températures. Ces deux réglages peuvent en outre être utilisés simultanément.
Après que le feuillard d'acier 4 a été refroidi sélectivement, il est amené en sandwich entre la partie supérieure 14-1 et la partie inférieure 14-2 d'un détecteur de tension 14. Ce dernier mesure la tension des parties du feuillard d'acier 4 suivant la direction transversale, c'est-à-dire qu'il mesure la tension de la partie du feuillard d'acier, qui a été refroidie sélectivement, et la tension de la portion restante, par exemple la tension marginale opposée. Les signaux produits par le détecteur de tension 14 sont comparés l'un à l'autre par un dispositif de réglage
de tension 15 pour obtenir la différence des tensions. Le dispositif de réglage de tension 15 fournit un ordre qui actionne en succession le dispositif de commande
de débit de milieu de refroidissement 11 et le dispositif de réglage de débit du milieu de refroidissement 12, de manière à régler le débit de ce milieu de refroidissement et ainsi la différence des tensions dont il est question ci-dessus. Il en résulte que la différence des tensions est réglée à la différence prédéterminée nécessaire pour diminuer les contraintes.
Le refroidissement sélectif peut être réalisé par soufflage direct du milieu de refroidissement, de
la façon décrite pour les formes de réalisation précédentes. A titre de variante, le refroidissement sélectif peut être réalisé par un refroidissement indirect dans lequel le milieu de refroidissement est amené à passer à travers un tube ou canal ne communiquant pas avec l'atmosphère intérieure du four. Dans un tel refroidissement indirect, le réglage du débit du milieu de refroidissement peut être réalisé de la même manière que dans le cas du refroidissement direct.
Le détecteur de tension 14 (Figure 4) est localisé directement en dessous du dispositif de refroidissement sélectif 7 mais il pourrait être localisé en n'importe quelle position convenant pour la mesure des tensions, entre le dispositif de refroidissement sélectif 7 et la bobine d'enroulement 6. Le détecteur de tension 14 est avantageusement d'un type capable de détecter directement là tension d'un feuillard d'acier mais il peut également être d'un type capable de déceler indirectement cette tension. A titre d'exemple, on pourrait utiliser un rouleau de contact et un détecteur de tension électromagnétique pour la détection indirecte de la tension.
Dans le cas de la Figure 5, le dispositif de commande de profilage 16, par exemple un cylindre hydraulique, est actionné, et il est rétracté ou avancé en direction transversale suivant les signaux provenant du dispositif de détection de bord 8 dont il a été question précédemment, afin de profiler une position identique par rapport au bord du feuillard. Il en résulte que, même si le feuillard d'acier subit une certaine mobilité durant le recuit en continu et même si la largeur du feuillard est modifiée,une zone marginale de position prédéterminée du feuillard d'acier peut être refroidie.
Le dispositif de commande de profilage 16 est fixé au dispositif de refroidissement sélectif 7 par l'intermédiaire d'un châssis mobile 17 de sorte que les collecteurs et les ajutages prévus, pour le soufflage du milieu de refroidissement, sur le dispositif de refroidissement sélectif 7, peuvent toujours souffler ce milieu de refroidissement à la position constante mesurée depuis le bord du feuillard. Le dispositif de refroidissement sélectif 7 est fixé au châssis 17 en une position permettant un réglage par rapport au bord du feuillard. Le signal de détection
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positif de réglage 18 qui peut, à son tour, commander et déplacer le dispositif de commande de profilage 16
à une certaine distance suivant le signal entrant.
La présente invention permet d'améliorer la précision du maintien de la distribution de tension d'enroulement non uniforme prédéterminée, quelles que soient les variations dans les conditions du four et quelle que soit la mobilité du feuillard d'acier.
Suivant la présente invention, la distribution de tension d'enroulement non uniforme désirée, due au refroidissement sélectif, peut être obtenue avec une plus grande précision que dans le cas du procédé
de refroidissement sélectif dans lequel le débit du milieu de refroidissement est toujours constant. Grâce à la présente invention, la demanderesse a stabilisé de façon satisfaisante la somme des contraintes (hauteur des contraintes) engendrées dans une zone marginale de feuillard d'acier. Les effets de la présente invention en ce qui concerne l'amélioration de la précision du refroidissement sélectif et les effets de l'invention
en ce qui concerne la diminution des contraintes sont illustrés ci-après.
Des essais ont été réalisés sous les conditions suivantes :
- dimensions du feuillard d'acier transféré :
épaisseur de 0,3 mm et largeur de 1000 mm ;
- température de début de refroidissement sélectif : 750[deg.]C ;
- température du recuit en caisse d'un rouleau : 1150[deg.]C.
Le Tableau 1 suivant présente les autres conditions d'essai et les résultats obtenus.
TABLEAU 1
<EMI ID=6.1>
Des essais supplémentaires ont été réalisés sous les conditions suivantes :
- dimensions du feuillard d'acier transféré :
épaisseur de 0,28 mm et largeur de 950 mm ; - température de début du refroidissement sélectif : 730[deg.]C ;
- température du recuit en caisse d'un rouleau : 1170[deg.]C.
Les résultats d'un essai sont présentés par le Tableau 2 suivant.
TABLEAU 2
<EMI ID=7.1>
REVENDICATIONS
1. Appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant
un recuit en continu, caractérisé en ce qu'il comprend:
un dispositif (7) prévu dans la zone de refroidissement d'un four à recuire en continu pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier ;
un dispositif (10, 11, 12, 15) de commande du dispositif de refroidissement sélectif ; et un dispositif (8, 9, 13, 14) destiné à prévoir ou déceler les résultats du refroidissement sélectif, cet appareil étant capable de créer une distribution de tension d'enroulement suivant la direction transversale du feuillard d'acier, grâce à laquelle aucune contrainte n'est créée dans la zone marginale inférieure du feuillard d'acier, contrainte due au propre poids du feuillard, même durant un recuit en caisse réalisé sur une-longue période de temps après le refroidissement sélectif susdit.
2. Appareil pour le refroidissement sélectif d'une zone marginale de feuillard d'acier durant
"Apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during continuous annealing" "Apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during continuous annealing"
The present invention relates to the technique of continuous annealing of steel strips, more particularly to an apparatus for the selective cooling of a marginal zone of a steel strip during the continuous annealing treatment, this zone being formed along the edge of the strip as seen in the transverse direction of this strip to thereby obtain a strip roll, in which the distribution of the tension in the transverse direction is not uniform.
A cold rolled steel sheet is usually annealed to remove the stresses caused by this cold rolling, to adjust the mechanical properties or to adjust the chemical constitution of the steel, the grain size or the crystalline state. In the case of box annealing carried out over a long period of time, the roll is placed in an annealing oven so that its winding axis is situated in the vertical direction. The lower end of the roll (hereinafter called "lower marginal zone"), which is in contact with the base support of the annealing furnace, is therefore loaded with stresses. These constraints considerably reduce the commercial value of the strip.
The sum of the stresses in the lower marginal zone tends to be higher in the case of electromagnetic steel strips, since the annealing temperature is significantly higher than in the cases where two rolls of a traditional cold-rolled strip are stacked one above the other in the annealing oven. As electromagnetic steel sheets are rolled when used for transformers, motors, etc., the high stresses of these sheets result in a loss of electrical energy and are therefore very disadvantageous.
For this reason, the marginal zone of a strip, in which the stresses are generated is traditionally cut before the use of electromagnetic steel sheets for transformers, etc. This obviously results in a considerable reduction in recovery of the steel sheets.
Several methods have been proposed for reducing the stresses in the above-mentioned marginal zone. By way of example, in Japanese patent application No. [deg.] 52-13168 / 77, a strip of steel has been described previously provided with slots in a marginal area.
This strip is then wound in the form of a roll. When the steel strip is then annealed, this roller is placed in the annealing furnace so that its abovementioned marginal zone is on the base support of the annealing furnace.
Another method for reducing stresses in the marginal zone of a strip has been proposed in Japanese patent application n [deg.] 52-13169 / 77. In the case of this method, when the steel strip is wound in the form of a roll, the strip is wound so that a marginal zone is not uniform. During the case annealing, the non-uniform marginal zone of the roll is placed on the base support of the annealing oven. None of the methods described above are very effective in reducing stresses in the lower marginal region of a strip roll and these methods present problems to be solved with a view to practical application.
The Applicant has therefore proposed in Belgian Patent No. [deg.] 883,463, another method of reducing stresses in the lower marginal zone of a roll. According to the process proposed for the case annealing, the steel strip is first subjected to a heat treatment according to a marginal zone, which is different from the treatment undergone by the remaining portion, and this for example by providing for selective cooling. of a marginal zone so as to create a plastic deformation and thus to vary the length of the steel strip, that is to say to generate a non-uniform length distribution in the transverse direction.
The steel strip is then wound into a roll so that the relative difference in length of the steel strip in the transverse direction creates a relatively high tension in the selectively cooled marginal zone. When 1 = steel strip roll is re-baked in the case, this roll is placed in the annealing oven so that the above-mentioned marginal zone selectively cooled is located on the base support.
In this proposed method, it is considered preferable, when winding the roll, that only the winding tension of the part of the steel strip lying at the base during the case annealing is increased and that the tension of winding of the steel strip in the remaining part is the usual tension. Consequently, during the cooling stage of the continuous annealing phase, preceding the case annealing, only the marginal zone in the transverse direction of the steel strip is selectively cooled so as to deform plastically due to thermal stresses and to be thus modified in length along the transverse direction.
The winding of this steel strip gives
a roller having a winding tension distribution, which is different in the transverse direction, as mentioned above.
The problem with this process is
that the resulting distribution of winding tension is determined by the results of the selective cooling mentioned above. Therefore, to achieve a stable and safe reduction of stresses in a lower marginal zone in contact with the base support, it is necessary to selectively cool a predetermined length of a predetermined marginal zone also of the steel strip, whatever or the "mobility" of the steel strip in the transverse direction and whatever the changes in the width of the steel strip.
The present invention provides an apparatus for the selective cooling of a marginal zone of a steel strip during continuous annealing, this apparatus meeting the requirements mentioned above. This apparatus comprises: a device provided in the cooling zone of an annealing oven
continuously for selective cooling of a marginal zone of steel strip; a device for controlling the above-mentioned selective cooling device; and a device for predicting or detecting the result of selective cooling. The apparatus is capable of creating a distribution of the winding tension in the transverse direction of the steel strip, according to which there are practically no stresses created in the lower marginal zone of the steel strip, stresses due at the own weight of this strip during the case annealing carried out over a long period of time after the selective cooling.
According to a first embodiment of the present invention, the apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during continuous annealing comprises, in addition, a device for detecting the edge of the steel strip in during transfer through the cooling zone of a continuous annealing furnace, the winding tension distribution in the transverse direction is created according to the detection results of the edge of the steel strip.
According to a second embodiment of the present invention, the apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during continuous annealing comprises, in addition to the detection device according to the above-mentioned first embodiment , a sheet metal temperature detector, intended for measuring the temperature of the marginal zone of a steel strip, which has been selectively cooled, as well as the temperature of the portion of this steel strip, which has not been selectively cooled, and a device for adjusting the flow rate of the cooling medium supplied to this selective cooling device. This allows to provide a steel strip of a desired variation length in the transverse direction.
As a result, it is possible to obtain a winding tension distribution in the transverse direction, which is such that there are practically no stresses created due to the self weight of the roll, even during annealing. in long-term cash.
According to a third embodiment
of the present invention, the apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during continuous annealing is controlled according to the difference in the voltages and preferably comprises, in addition to the detection device according to the first form embodiment, a tension detector, intended for the measurement of the tension in the marginal zone selectively cooled of the steel strip and of the tension in the uncooled part selectively of this strip, and a device for receiving the signals representing the difference of the two voltages measured and controlling the flow rate of the cooling medium supplied to the selective cooling device, so as to adjust the above-mentioned difference to a desired value.
According to a fourth embodiment
of the present invention, the apparatus selectively cools a predetermined width of the marginal zone of a steel strip. It preferably comprises, in addition to the detection device according to the first form
embodiment, a control device for the profiling of the edge of a steel strip according to the variation in width or the displacement of this strip and for the continued control of the selective cooling device.
The invention is described more fully still below with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 illustrates the construction of an <EMI ID = 1.1>
selective scaling.
Figures 2 to 5 illustrate embodiments of the devices provided for selective cooling.
According to FIG. 1, the continuous annealing chain comprises a heating zone 1, an equalization zone 2 and a cooling zone 3, a steel strip 4 being transferred through these zones 1, 2 and 3. The steel strip 4 wound around a pay-out reel 5 is transferred in the direction of the arrow and is then wound around a take-up reel 6. The device 7 intended for selective cooling is located in the area of cooled 3.
According to Figure 2, while the steel strip 4 is transferred in the direction of the arrow, a cooling gas is blown on the lower surface of the strip 4 by the selective cooling device 7. Consequently, this cooling action selective locally cools the steel strip 4. A device 8 provided for the detection of an edge of the steel strip, hereinafter called the edge detection device, is located directly after the dry cooling device. -
<EMI ID = 2.1> Figure 2. The edge detection device 8 generates a signal representing the variation of the strip width and the displacement of the edge of this strip. On the basis of the results detected, the cooling gas is blown through the selective cooling device 7 onto the above-mentioned marginal zone of the steel strip to cool it selectively. It should be noted that the edge detection device 8 can also be located directly before the selective cooling device 7 to detect the variation in strip width and thus predict the results of the selective cooling.
Reconsidering again Figure 1, the steel strip 4 is heated in the heating zone 1, subjected to an equalization in the equalization zone 2 at a temperature of 800 to 900 [deg.] C, and then cooled forcibly under. a protective gas, usually an HNX gas or hydrogen, in cooling zone 3 in order to lower the temperature in the range of 700 to 750 [deg.] C. The edge detection device 8 detects or discerns the position of the edge of the steel strip to create an output signal representative of this position. This signal is then transmitted to the selective cooling device 7. The latter is supplied with cooling medium and selectively cools a predetermined area of the order of 50 to 150 mm, measured from the lateral edge of the strip 4.
The selectively cooled area is then further cooled to a room temperature.
<EMI ID = 3.1>
selectively cooled. It follows from this difference in temperatures that the first zone tends to contract in proportion to the cooling temperature. The second zone is however of a relatively high temperature and thus remains in a relatively expanded state, consequently exerting one. voltage to the first selectively cooled zone.
When this tension is higher than the elastic limit of the selectively cooled zone of the steel strip at the selective cooling temperature, this zone undergoes plastic deformation due to the tension. The length of the zone selectively cooled can therefore be increased by a value of the order of 0.1 to 0.7% compared to the other zone of the strip, that is to say that the latter can be of increased length in the transverse direction.
To obtain the variation in length described above, the difference in temperatures between the selectively cooled zone and the remaining zone of the steel strip, for example the zone along the other edge or the central part of the strip when look in the transverse direction is preferably from 70 to 150 [deg.] C.
In the case of Figure 3, there is illustrated an embodiment of the selective cooling device which provides the temperature difference mentioned above. The selective cooling device 7 cools the edge of the strip 4. The strip temperature detection devices are located at the two positions 9-1 and 9-2 and measure the temperature of the zone selectively cooled and the remaining portion not selectively cooled. of the steel strip 4. The strip temperature detection device produces temperature signals which are compared with each other in the temperature control device 10. A
<EMI ID = 4.1>
outputs an output signal and actuates a device for adjusting the flow rate of the cooling medium 12 to adjust the flow rate of this cooling medium supplied to the selective cooling device 7 and thus to cool the steel strip 4. In this way, a predetermined difference in temperatures is obtained, measured by the two temperature detection devices; difference which is for example 100 [deg.] C. Due to the cooling of the steel strip 4 by the cooling medium, the flow of which is controlled as described above, the steel strip 4 has a length which varies according to the transverse direction.
This causes the steel strip 4 to elongate in the selectively cooled part. The winding of the steel strip 4 therefore gives
a roller having a desired non-uniform distribution of the winding tension. In other words a constant winding tension is applied
to the steel strip 4, when viewed in the short width direction, but since the selectively cooled portion of the steel strip 4 is longer than the remaining portion not selectively cooled, the resulting distribution of winding tension becomes appropriate.
The temperature difference between the lateral edge of the steel strip 4, which has been selectively cooled, and the other part of this strip 4,
is influenced to some extent by the transfer speed of the strip. Consequently, a strap transfer speed detector 13 can be provided. This detector produces an output signal.
of the strip transfer speed, which is transmitted to the device for adjusting the flow rate of the cooling medium 11. The latter then regulates the flow rate
of the cooling medium and thus makes it possible to remove the influence of the variation in the strip transfer speed at the minimum value.
It is also possible, as part of
the present invention to regulate the flow of the medium
using the difference in voltages, as described with reference to Figure 4.
Such a flow control is a variant of the flow control using the temperature difference. These two settings can also be used simultaneously.
After the steel strip 4 has been selectively cooled, it is sandwiched between the upper part 14-1 and the lower part 14-2 of a tension detector 14. The latter measures the tension of the parts of the strip d steel 4 in the transverse direction, that is to say it measures the tension of the part of the steel strip, which has been selectively cooled, and the tension of the remaining portion, for example the opposite marginal tension . The signals produced by the voltage detector 14 are compared to each other by an adjustment device
of voltage 15 to obtain the difference in voltages. The tension adjustment device 15 provides an order which actuates in succession the control device
of cooling medium flow 11 and the device for adjusting the flow of cooling medium 12, so as to regulate the flow of this cooling medium and thus the difference in voltages mentioned above. As a result, the difference in voltages is adjusted to the predetermined difference necessary to reduce the stresses.
Selective cooling can be achieved by direct blowing of the cooling medium,
as described for the previous embodiments. Alternatively, selective cooling can be achieved by indirect cooling in which the cooling medium is caused to pass through a tube or channel not communicating with the interior atmosphere of the furnace. In such indirect cooling, the adjustment of the flow rate of the cooling medium can be carried out in the same way as in the case of direct cooling.
The voltage detector 14 (FIG. 4) is located directly below the selective cooling device 7 but it could be located in any position suitable for measuring the voltages, between the selective cooling device 7 and the coil. winding 6. The tension detector 14 is advantageously of a type capable of directly detecting the tension of a steel strip, but it can also be of a type capable of indirectly detecting this tension. As an example, a contact roller and an electromagnetic voltage detector could be used for indirect voltage detection.
In the case of Figure 5, the profiling control device 16, for example a hydraulic cylinder, is actuated, and it is retracted or advanced in transverse direction according to the signals from the edge detection device 8 which has been discussed previously, in order to profile an identical position relative to the edge of the strip. As a result, even if the steel strip undergoes some mobility during continuous annealing and even if the width of the strip is changed, a marginal region of predetermined position of the steel strip can be cooled.
The profiling control device 16 is fixed to the selective cooling device 7 by means of a movable frame 17 so that the collectors and the nozzles provided, for blowing the cooling medium, on the selective cooling device 7 , can always blow this cooling medium to the constant position measured from the edge of the strip. The selective cooling device 7 is fixed to the chassis 17 in a position allowing adjustment relative to the edge of the strip. The detection signal
<EMI ID = 5.1>
positive adjustment 18 which can, in turn, control and move the profiling control device 16
at a certain distance following the incoming signal.
The present invention improves the accuracy of maintaining the predetermined non-uniform winding tension distribution, regardless of variations in oven conditions and regardless of the mobility of the steel strip.
According to the present invention, the desired non-uniform winding voltage distribution, due to selective cooling, can be obtained with greater precision than in the case of the process.
selective cooling in which the flow rate of the cooling medium is always constant. Thanks to the present invention, the applicant has satisfactorily stabilized the sum of the stresses (height of the stresses) generated in a marginal zone of steel strip. The effects of the present invention with respect to improving the accuracy of selective cooling and the effects of the invention
with regard to the reduction of the stresses are illustrated below.
Tests were carried out under the following conditions:
- dimensions of the transferred steel strip:
thickness of 0.3 mm and width of 1000 mm;
- selective cooling start temperature: 750 [deg.] C;
- annealing temperature in the case of a roller: 1150 [deg.] C.
The following Table 1 presents the other test conditions and the results obtained.
TABLE 1
<EMI ID = 6.1>
Additional tests were carried out under the following conditions:
- dimensions of the transferred steel strip:
0.28 mm thick and 950 mm wide; - start temperature of selective cooling: 730 [deg.] C;
- annealing temperature in the case of a roll: 1170 [deg.] C.
The results of a test are presented in the following Table 2.
TABLE 2
<EMI ID = 7.1>
CLAIMS
1. Apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during
continuous annealing, characterized in that it comprises:
a device (7) provided in the cooling zone of a continuous annealing furnace for the selective cooling of a marginal zone of steel strip;
a device (10, 11, 12, 15) for controlling the selective cooling device; and a device (8, 9, 13, 14) intended to predict or detect the results of selective cooling, this apparatus being capable of creating a winding tension distribution in the transverse direction of the steel strip, by which no stress is created in the lower marginal zone of the steel strip, stress due to the own weight of the strip, even during a case annealing carried out over a long period of time after the aforementioned selective cooling.
2. Apparatus for the selective cooling of a marginal zone of steel strip during