PROCÉDÉ D'ORIENTATION DE GRAINS DE TÔLE D'ACIER, DISPOSITIF S'Y RAPPORTANT, ET INSTALLATION METTANT EN OEUVRE CE PROCÉDÉ OU CE DISPOSITIF

Description

Domaine technique

[0001] L'invention se rapporte au domaine de la fabrication d'acier pour applications électrotechniques, par exemple, mais de manière non limitative, servant à la réalisation de circuits magnétiques pour transformateurs.

[0002] L'invention concerne plus particulièrement un procédé permettant d'accentuer l'orientation des grains d'une tôle d'acier dans un processus de fabrication de tôles magnétiques, ainsi qu'un dispositif permettant de mettre en œuvre un tel procédé.

[0003] La présente invention concerne en outre un four et une installation de production de tôle magnétique mettant en œuvre ce procédé et ce dispositif.

Etat de la technique antérieure

[0004] Le rendement d'une machine électrique, par exemple un transformateur, est notamment réduit par des pertes magnétiques se produisant dans les circuits magnétiques d'une telle machine. L'optimisation du rendement implique donc de fabriquer des circuits magnétiques limitant autant que possible les pertes que ces circuits sont susceptibles d'entraîner.

[0005] Dans cet objectif, il est connu de réaliser des culasses ou carcasses magnétiques par empilage de tôles. L'empilage de tôles permet de réduire les pertes liées à la présence de courants de Foucault par comparaison avec des pièces massives réalisées d'un seul bloc.

[0006] Dans ce même objectif, les tôles sont typiquement réalisées en acier comprenant du silicium et dont les grains, c'est-à-dire des éléments de sa structure métallurgique, sont orientés (acier de type « GO »). On désigne de telles tôles par les termes « tôle magnétique » ou encore « acier électrique ».

[0007] De façon générale, les tôles magnétiques destinées aux applications électrotechniques sont typiquement réalisées de manière à conduire un flux magnétique dans une direction principale, généralement la direction de laminage, appelée direction de Goss.

[0008] Les FIGURES 1 et 2 représentent chacune un échantillon 1x, 1y de tôle d'acier dont les grains sont représentés sous la forme schématique de prismes rectangulaires 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f. L'échantillon 1x de la FIGURE 1 comporte des grains 2a, 2b, 2c orientés les uns par rapport aux autres de façon aléatoire, c'est-à-dire que leurs faces respectives occupent des orientations aléatoires dans l'espace par rapport à une direction 3. Dans ce cas, l'échantillon 1x est une tôle dont les grains sont dits non-orientés (acier de type « NGO »).

[0009] Sur l'échantillon 1y de la FIGURE 2, les grains 2d, 2e, 2f sont disposés selon une orientation sensiblement identique, proche de la direction 3 qui est par exemple une direction de laminage, c'est-à-dire une direction suivant laquelle la tôle a subi une opération d'étirement.

[0010] La FIGURE 3 représente la structure cristallographique d'un échantillon 1z de tôle d'acier à gains orientés (acier de type GO) faisant apparaître les grains dans un plan parallèle à une face principale de la tôle. Elle montre des grains 2g, 2h de grande taille et dont les orientations principales sont sensiblement parallèles à la direction 3, par exemple de laminage.

[0011] Typiquement, les aciers électriques contiennent 3,5 % de silicium, tandis qu'un acier au carbone traditionnel en contient entre 0,3 et 0,6 % environ.

[0012] La fabrication d'aciers électriques au silicium vise typiquement à obtenir une taille de grains primaires la plus élevée possible, par exemple 5-15 µm pour les aciers de type GO, et 20-200 µm pour des aciers de type NGO ou pour des aciers dans lesquels les grains sont semi-orientés. Elle vise aussi à obtenir une taille de grains secondaires élevée, typiquement 1-5 mm pour des aciers de type « CRGO » (« Cold Rolled Grain-Oriented » en anglais), voire 5-30 mm pour des aciers électriques de haute qualité tels que des aciers de type « HiB ».

[0013] Typiquement, l'orientation moyenne des grains des aciers GO doit être réalisée avec une tolérance d'alignement de +/-2° par rapport à la direction de Goss pour les grains secondaires, et une tolérance d'alignement de +/-1,5° pour les grains primaires pour un angle de ces grains primaires allant jusqu'à 10° par rapport à la direction de Goss.

[0014] On connaît dans l'art antérieur au moins deux procédés principaux de fabrication de tôles magnétiques à grains orientés : un procédé « à chaud » et un procédé « à froid ».

[0015] Le procédé « à chaud » consiste en la dissolution dans une tôle d'inhibiteurs de grossissement de grain selon les orientations non souhaitées, par son chauffage jusqu'à une température de 1 300-1 400°C. La formation de grains fins est ensuite réalisée dans un laminoir à chaud après quoi sont typiquement réalisés un laminage à froid puis un recuit de décarburation pour obtenir les grains primaires avec dépôt d'oxyde de magnésium (principalement) sur la surface de la tôle. Le grossissement des grains selon une direction préférentielle est préalablement obtenu lors d'un recuit supplémentaire à environ 1 200°C dans des fours de type four cloche.

[0016] Le procédé « à froid » consiste en la dissolution partielle dans la tôle des inhibiteurs de grossissement de grain selon les orientations non souhaitées par son chauffage à une température d'environ 1 200°C. La précipitation des grains fins et l'orientation des grains sont réalisées dans des laminoirs à chaud et à froid et sont suivies d'un recuit, d'une nitruration et d'un dépôt de MgO (principalement). Le grossissement des grains selon une direction préférentielle est réalisé dans un recuit de 1 000-1 200°C dans des fours de type four cloche pour obtenir les grains secondaires.

[0017] Outre la taille des grains, il est important d'obtenir leur orientation selon la direction de Goss. Une telle orientation peut entraîner une augmentation de la densité de flux magnétique allant jusqu'à 30 % comparativement à un acier dans lequel les grains ne sont pas orientés. En général, la direction de Goss est parallèle au plan de la tôle et peut correspondre à la direction de laminage.

[0018] On voit que la fabrication de tôles magnétiques à grains orientés selon les procédés décrits ci-dessus nécessite une succession d'opérations thermiques et mécaniques.

[0019] Les étapes de fabrication selon de tels procédés impliquent des opérations intermédiaires de stockage et de manutention de tôles afin de les transférer d'un poste à un autre poste, les opérations thermiques et mécaniques étant généralement réalisées séparément. Chaque opération de traitement et de manutentions correspondantes nécessite du temps et la mise en place d'une organisation de production qui est suffisamment précise pour assurer la disponibilité des équipements en temps requis.

[0020] Un autre inconvénient des procédés décrits ci-dessus est qu'ils donnent une orientation de grain imprécise, pouvant varier d'environ +/-10° par rapport à la direction de laminage.

[0021] US3130088 décrit une solution de planage à chaud de bandes métalliques. Des rouleaux de planage de diamètre limité, à travers lesquels passe alternativement la bande, sont placés dans le four. Ces rouleaux de planage de petit diamètre réalisent une homogénéité transversale de contrainte dans la bande en produisant un allongement par flexion en surface de la tôle et secondairement un allongement par une traction pure de cette tôle, cette dernière étant limitée par la déformation déjà générée en surface. L'allongement total obtenu est limité, jusqu'à 3% maximum. Ce procédé génère une hétérogénéité d'allongement dans l'épaisseur de la tôle et une hétérogénéité dans l'orientation des grains.

[0022] De plus, US3130088 décrit une mise sous tension de la bande en entrée et sortie de four au moyen de rouleaux pinceurs. La traction transmissible à la bande par ce dispositif est limitée du fait de la surface de contact très réduite entre la bande et les rouleaux pinceurs. De ce fait, un effort de pression très important des rouleaux pinceurs est nécessaire pour obtenir un haut niveau de traction ayant pour effet un écrasement de la bande et donc une variation d'épaisseur non souhaitée.

Exposé de l'invention

[0023] Un but de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé permettant de pallier tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus, en particulier permettant d'accentuer l'orientation des grains d'une tôle d'acier à grains orientés et d'allonger ceux-ci selon ladite orientation en réduisant le nombre total d'opérations pour obtenir cette orientation des grains.

[0024] Un but de la présente invention est de proposer un dispositif permettant de pallier tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus, en particulier permettant d'améliorer la précision d'orientation des grains d'une tôle d'acier au silicium en réduisant le nombre total d'opérations pour obtenir cette orientation des grains.

[0025] Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé permettant de réduire les niveaux de température de recuit et/ou le nombre et la quantité d'inhibiteurs utilisés dans les procédés connus dans l'art antérieur.

[0026] A cet effet, l'invention propose un procédé pour modifier l'orientation des grains d'une tôle d'acier à grains orientés lors d'une opération de recuit de la tôle d'acier au sein d'un four de traitement thermique en continu, cette opération étant en particulier utilisée pour la fabrication de tôle magnétique, ce procédé comprenant :

• une étape de déplacement de la tôle d'acier suivant sa direction longitudinale au cours de laquelle la tôle d'acier est déplacée dans le four,
• une étape de maintien en température d'une région d'étirement de la tôle d'acier à une température paramétrée comprise entre 750°C et 900°C,
• une étape d'étirement longitudinal de la tôle d'acier dans la région d'étirement.

[0027] Le procédé selon l'invention comporte en outre :

• une étape de maintien en température d'une région d'étirement de la tôle d'acier à une température paramétrée comprise entre 750 °C et 900 °C,
• une étape d'étirement longitudinal de la tôle d'acier dans la région d'étirement.

[0028] De préférence, le procédé selon l'invention ne comprend pas d'allongement par flexion en surface de la tôle d'acier.

[0029] La réalisation d'un étirement d'une tôle d'acier ayant une telle température permet d'allonger les grains et d'augmenter la précision d'orientation des grains par rapport à la direction de déplacement de la tôle, laquelle étant également la direction de laminage ou direction de Goss, par comparaison avec un procédé de laminage selon l'art antérieur.

[0030] Un exemple de résultat obtenu par un tel étirement est présenté sur la FIGURE 9 sur laquelle sont représentés deux grains g1, g2 de longueur respective Lg1, Lg2 et orientés suivant un angle respectif θ1, θ2 par rapport à la direction de laminage 3. Le grain g2 est obtenu à partir du grain g1 par la mise en œuvre du procédé selon l'invention. On voit que, après élongation selon l'invention, le grain a une longueur Lg2 et un angle θ2 tels que Lg2 > Lg1 et θ2 < θ1.

[0031] Il a été calculé par la société déposante qu'un tel étirement selon l'invention permet de réduire l'angle moyen θ formé par les grains par rapport à la direction de laminage selon les exemples donnés dans le tableau suivant. Ce tableau indique un angle de grain θ calculé en fonction de l'étirement de la tôle d'acier dans la direction de laminage et de l'inclinaison initiale du grain.

Etirement de la tôle dans la direction de laminage	Angle θ de grain obtenu par l'allongement de la tôle pour une inclinaison initiale du grain de :
	1°	2°	4°	10°
3%	0,94°	1,88°	3,77°	9,43°
6%	0,91°	1,77°	3,55°	8,89°
10%	0,82°	1,64°	3,28°	8,21°

[0032] Le tableau ci-dessus fait apparaître que l'étape d'étirement de la tôle selon le procédé de l'invention permet de redresser dans la direction de Goss l'angle d'orientation d'origine (c'est-à-dire l'angle avant étirement de la tôle à ladite température selon le procédé de l'invention) des grains de 0,05° à 1,8° environ.

[0033] De même, le tableau suivant indique un pourcentage d'allongement de la longueur L de grain par la mise en œuvre de l'invention, calculé en fonction de l'étirement de la tôle d'acier et de l'inclinaison initiale du grain.

Etirement de la tôle dans la direction de laminage	Pourcentage d'allongement de la longueur L de grain obtenu par l'allongement de la tôle selon l'invention pour une inclinaison initiale du grain de :
	1°	2°	4°	10°
3%	2,99%	2,93%	2,75%	1,43%
6%	5,99%	5,93%	5,74%	4,39%
10%	9,96%	9,93%	9,73%	8,32%

[0034] Le tableau ci-dessus fait apparaître que l'étape d'étirement de la tôle selon le procédé de l'invention permet d'allonger globalement dans la direction de Goss la longueur d'origine du grain de 3 à 10% environ, c'est-à-dire la longueur avant étirement de la tôle à ladite température selon le procédé de l'invention.

[0035] L'augmentation de la précision d'orientation des grains, relativement à une direction moyenne, se traduit par une amélioration des propriétés magnétiques de l'acier, en particulier sa perméabilité magnétique. On considère que la réduction des pertes fer peut atteindre 38% pour des angles de grain moyens (entre 5° et 10°) alors qu'elle n'est que de 7% pour des angles plus petits (entre 0,5° et 4°).

[0036] Le procédé selon l'invention permet donc de faire grandir les grains selon la direction de laminage de la tôle et dans toute l'épaisseur de celle-ci, tout en améliorant l'angle formé par les grains par rapport à cette direction de laminage, ce qui améliore la perméabilité magnétique de l'acier électrique dans toute son épaisseur en réduisant les pertes fer.

[0037] En outre, on voit que le procédé selon l'invention réunit avantageusement des opérations mécaniques et thermiques, permettant de limiter les inconvénients liés à la réalisation successive d'opérations mécaniques et thermiques qui sont séparées dans les procédés connus dans l'art antérieur.

[0038] L'étirement d'une tôle d'acier dans un four, en particulier en fin de la zone de chauffage ou dans la zone de maintien en température, est particulièrement avantageux, car la température de l'acier y est stable, donc la structure métallurgique y est également homogène et stable. Ces conditions permettent d'appliquer l'étirement de façon parfaitement contrôlée pour obtenir le résultat souhaité. Cet étirement de la tôle peut aussi être réalisé, par exemple et de façon non limitative, dans une zone de décarburation ou une zone de nitruration dans lesquelles les conditions de température et de structure métallurgique de la tôle sont aussi pratiquement constantes.

[0039] Selon l'invention, pour étirer la tôle d'acier on la fait venir en prise d'entraînement avec deux blocs tensionneurs motorisés situés dans le four. Les blocs tensionneurs, appelés « blocs en S », sont situés de part et d'autre de la région d'étirement, et définissent deux vitesses de défilement différentes pour la tôle d'acier, respectivement en amont et en aval de la région d'étirement. En fonction de l'importance de l'effort de traction à appliquer à la tôle, ces blocs en S peuvent comprendre deux rouleaux ou davantage.

[0040] L'étirement de la tôle d'acier par des blocs tensionneurs motorisés ainsi disposés rend possible un traitement localisé de la région d'étirement, en particulier un allongement de grain contrôlé.

[0041] Comme indiqué plus haut, ces blocs tensionneurs sont avantageusement installés en fin de zone de chauffage, dans la zone de maintien en température, ou éventuellement dans la zone de décarburation ou dans la zone de nitruration, de façon à réaliser la traction contrôlée de la tôle dans une zone dans laquelle la température et la structure de l'acier sont stables. On assure une parfaite maîtrise de la mise en traction de la bande afin d'atteindre les objectifs d'allongement et d'orientation du grain souhaités.

[0042] De préférence, la tôle d'acier a une épaisseur inférieure ou égale à environ 0,5 mm, de préférence environ 0,3 mm.

[0043] Avantageusement, le taux d'allongement appliqué selon l'invention à la tôle d'acier pendant l'étape d'étirement est bien au-dessus des valeurs habituelles obtenues par planage. En effet, le taux d'allongement obtenu par planage est limité à 3% de par leur conception par combinaison d'enroulement autour de rouleaux de diamètres limités et de traction pure. Le taux d'allongement appliqué à la tôle d'acier pendant l'étape d'étirement selon l'invention peut être inférieur ou égal à 10 pour cent.

[0044] Ce taux d'allongement peut être atteint par la mise en traction de la bande dans le four entre deux blocs tensionneurs équipés de rouleaux de grand diamètre.

[0045] Selon un exemple de réalisation de l'invention, une bande d'un acier silicium d'une épaisseur de 0,35 mm et d'une largeur de 1050 mm et à une température de 750°C est mise sous tension dans la zone d'étirement. Comme le montre le tableau ci-dessous, une tension sur la bande de 53 MPa permet d'obtenir, avec cette nuance d'acier, une élongation de celle-ci de 10%.

Tension MPa	34.2	47.8	50.5	53.0	55.0	57.0	58.0
Elongation %	0.08%	3.2%	5.6%	10.0%	17.2%	36.5%	59.8%

[0046] Comme le montre le tableau ci-dessous, pour la même nuance d'acier au silicium portée à 900°C, il suffit d'une tension de 20 MPa pour obtenir une élongation de 10%.

Tension MPa	19.0	20.1	21.1	22.1	23.1
Elongation %	3.8%	10.1%	21.1 %	44.2%	77.0%

[0047] Le dispositif selon l'invention permet d'exercer le même niveau de tension sur toute la largeur et sur toute l'épaisseur de la bande conduisant à une élongation parfaitement répartie, évitant tout risque de rupture de la bande. Pour cette nuance d'acier, celle-ci se produit pour une tension de 58 MPa à 750°C et 23.1 MPa à 900°C.

[0048] Avantageusement, le nombre et le diamètre des rouleaux des blocs tensionneurs est déterminé de sorte de limiter la déformation plastique de la bande dans les blocs tensionneurs. Dans notre exemple de réalisation précédent, des blocs tensionneurs de quatre rouleaux et un diamètre des rouleaux de 800 mm sont bien adaptés. On voit en effet dans le tableau ci-dessous, pour une bande à 750°C, que le niveau de traction de la bande est limité à 34.2 MPa entre le 3^e et le 4^e rouleau du bloc tensionneur d'entrée, d'où une élongation limitée à 0.08% entre ces rouleaux et négligeable avant ceux-ci.

	Sortie du 1er rouleau	Sortie du 2e rouleau	Sortie du 3e rouleau	Sortie du 4e rouleau
Tension MPa	12.1	20.6	34.2	53.0

[0049] Le diamètre des rouleaux est validé par les calculs dits de « coil-break » qui définissent le diamètre de rouleau minimal pour s'écarter de la déformation plastique et permanente qui limiterait la valeur de traction dans la bande et donc la valeur de l'allongement homogène dans l'épaisseur de celle-ci. Des valeurs de diamètre de rouleau de 400 mm minimum permettent de s'éloigner des critères négatifs de déformation, dépendants des résistances des bandes et des températures. L'augmentation du diamètre des rouleaux donne naturellement des résultats plus intéressants, le critère économique étant la seule limitation. De même, le nombre de rouleaux est un critère secondaire qui permet une augmentation plus progressive de l'allongement lorsque le nombre de rouleaux augmente. De nouveau, le critère économique est la seule limitation.

[0050] Les résultats ci-dessus sont bien entendu dépendants de la nature de l'acier, notamment des valeurs de module élastique en fonction de la température ainsi que de la valeur de la traction appliquée, laquelle fait varier ce module élastique.

[0051] L'utilisation de rouleaux pinceurs, comme décrits dans US3130088, ne conviendrait pas pour le procédé selon l'invention, car il serait nécessaire d'exercer sur la bande un effort très important pour obtenir une augmentation de traction similaire au nouveau dispositif selon l'invention, ce qui aurait pour effet de générer un écrasement important de bande, du fait de son niveau de température, et donc une variation d'épaisseur non souhaitée. Alors que les rouleaux pinceurs donnent un angle d'enroulement autour des rouleaux très limité (quelques degrés), le dispositif selon l'invention permet des enroulements très importants, par exemple de 300° à 800° environ.

[0052] Le dispositif selon l'invention réalise une traction pure dans la tôle qui donne une homogénéité d'orientation des grains dans son épaisseur en minimisant l'allongement surfacique par l'utilisation de rouleaux de grands diamètres définis à cet effet. Il permet d'obtenir une plus grande traction pure en présentant une déformation surfacique beaucoup plus faible donc plus éloignée de la limite de rupture. Dans le nouveau dispositif selon l'invention, la variation de section résultant de l'allongement de la bande se fait par variation de sa largeur et non par variation de son épaisseur, qui reste constante : les efforts sur la bande restent tangentiels à la bande et ne sont pas perpendiculaires à celle-ci donc ne génèrent pas d'écrasement. Cette situation de variation de largeur à chaud est par ailleurs connue dans le métier des fours de recuit de tôles.

[0053] Le traitement continu de la tôle selon l'invention simplifie considérablement la production d'aciers à grains orientés comparativement aux procédés connus dans l'art antérieur en réalisant dans un seul four, et lors d'un seul passage de la tôle dans ce four, simultanément l'opération de recuit métallurgique de l'acier et l'étape d'allongement du grain à chaud. A l'heure actuelle, selon l'état de l'art, cette opération et cette étape sont réalisées successivement avec des équipements différents ce qui impose la mise à disposition de ces équipements différents et le passage successif de la tôle dans ces équipements. Cette opération et cette étape successives impliquent des manutentions intermédiaires des bobines de tôle, la disponibilité de plusieurs équipements différents avec leurs équipes de conduite, une consommation énergétique et des émissions éventuelles de polluants correspondantes. La présente invention permet de supprimer ces inconvénients.

[0054] Selon une caractéristique avantageuse, après l'étape d'étirement, la tôle d'acier passe de façon continue à une étape de nitruration.

[0055] Pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention, l'invention propose aussi un dispositif comprenant un appareil de traction, cet appareil de traction comportant au moins un bloc tensionneur (ou bloc en S) amont et un bloc tensionneur (ou bloc en S) aval, le bloc tensionneur amont comportant un premier groupe de rouleaux de traction, le bloc tensionneur aval comportant un deuxième groupe de rouleaux de traction, les rouleaux de traction du bloc tensionneur amont et du bloc tensionneur aval étant agencés pour réaliser une mise en traction de la région d'étirement de la tôle d'acier, le four comprenant des moyens de chauffage aptes à chauffer et maintenir la région d'étirement de la tôle d'acier à la température paramétrée.

[0056] Selon une caractéristique avantageuse, la mise en traction de la tôle nécessaire à l'obtention de l'orientation de grain d'une grande précision peut être réalisée par une mise en rotation contrôlée d'au moins un rouleau de traction dans chaque bloc tensionneur. Pour ce faire, une solution avantageuse consiste à soumettre l'au moins un rouleau de chaque bloc tensionneur à une vitesse spécifique ou un couple spécifique, de façon que la vitesse de défilement de la tôle d'acier soit plus grande dans le bloc tensionneur aval que dans le bloc tensionneur amont.

[0057] Avantageusement, les rouleaux de traction des deux blocs tensionneurs sont entraînés à des vitesses progressivement croissantes de l'amont vers l'aval le long de la trajectoire de déplacement de la tôle d'acier.

[0058] Avantageusement, l'appareil de traction est agencé pour permettre à la tôle d'acier d'être déplacée suivant une trajectoire de déplacement linéaire dans laquelle la tôle d'acier est mise en contact avec au plus une partie des rouleaux de traction sans être mise en traction par l'appareil de traction. L'appareil de traction ainsi installé dans un four permet d'utiliser la ligne de traitement thermique de façon conventionnelle, car l'appareil de traction peut être by-passé par la tôle laquelle suit alors un cycle de traitement conventionnel suivant l'état de l'art.

[0059] L'invention concerne aussi une installation de production de tôle magnétique, comprenant une ligne comprenant un laminoir et sur laquelle le procédé ou/et un dispositif selon différentes combinaisons des caractéristiques qui viennent d'être décrites est mis en œuvre en aval du laminoir.

[0060] Selon une caractéristique avantageuse, la ligne comprend en outre une planeuse comportant des rouleaux de planage.

[0061] Selon une caractéristique avantageuse, la ligne comprend en outre un dispositif de décarburation en amont dudit procédé ou/et dispositif.

[0062] Selon une autre caractéristique avantageuse, la ligne comprend en outre un dispositif de nitruration en aval dudit procédé ou/et dispositif.

[0063] Plusieurs autres avantages découlent des caractéristiques qui viennent d'être exposées.

[0064] L'invention permet en outre de diminuer le nombre d'opérations d'élaboration d'acier électrique à grains orientés, à chaud ou à froid, d'augmenter le gain de productivité global de l'installation, de réduire la quantité d'énergie consommée, ou encore de réduire la manutention des bobines, la main-d'œuvre et les émissions de polluants. Le coût total d'élaboration de l'acier est ainsi considérablement réduit.

[0065] Comme nous l'avons vu, l'invention se démarque clairement du système de planage en réalisant une traction pure dans la tôle qui donne une homogénéité d'orientation des grains dans son épaisseur en minimisant l'allongement surfacique par l'utilisation de rouleaux de grands diamètres définis à cet effet. Le procédé permet d'obtenir une plus grande traction pure, car présentant une déformation surfacique beaucoup plus faible donc plus éloignée de la limite de rupture.

[0066] De même, comme nous l'avons vu, l'invention se distingue des procédés habituels notamment par:

• la possibilité d'orienter les grains et de les allonger dans la direction dite de Goss, au-delà des valeurs habituellement pratiquées,
• la possibilité de les orienter de façon homogène dans l'épaisseur de la bande,
• la possibilité de réaliser ces deux actions sans variation d'épaisseur de la bande,
• elle permet d'augmenter les valeurs de perméabilité magnétique des tôles de façon importante, de 7 à 38% environ.

Description des figures et modes de réalisation

[0067] D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :

• la FIGURE 1 représente un échantillon de tôle d'acier à grains non-orientés,
• la FIGURE 2 représente un échantillon de tôle d'acier à grains orientés,
• la FIGURE 3 illustre la cristallographie d'un échantillon de tôle d'acier suivant un plan parallèle à une face principale de la tôle,
• la FIGURE 4 représente une tôle d'acier déformée par trois rouleaux de planage,
• la FIGURE 5 représente une tôle d'acier circulant sur des rouleaux de transport et des rouleaux de traction d'un organe de traction suivant un premier mode de réalisation,
• la FIGURE 6 représente une tôle d'acier circulant sur des rouleaux de transport et des rouleaux de traction de l'organe de traction suivant un deuxième mode de réalisation,
• la FIGURE 7 représente le dispositif de la FIGURE 5 dans lequel la tôle d'acier n'est pas insérée dans l'organe de traction,
• la FIGURE 8 représente le dispositif de la FIGURE 5 comprenant une planeuse installée en amont de l'organe de traction,
• la FIGURE 9 représente deux grains respectivement avant et après mise en œuvre du procédé selon l'invention.

[0068] Les modes de réalisation décrits dans ce texte n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

[0069] En référence aux FIGURES 5 à 8, l'appareil de traction 4 suivant l'invention comprend de préférence deux blocs tensionneurs 41, 42.

[0070] Chaque bloc tensionneur, ou bloc en S, comprend au moins un rouleau de traction, par exemple comme sur les FIGURES 5 à 8 au nombre de quatre.

[0071] Ces rouleaux de traction peuvent avoir un diamètre identique entre eux (FIGURES 5, 7 à 9) ou différent (FIGURE 6).

[0072] Dans l'exemple représenté en FIGURE 7, une tôle d'acier 1 traverse un four 9, par exemple un four de recuit, sur des rouleaux support 911, 912, 913, depuis une entrée (à gauche sur la figure) jusqu'à une sortie (à droite sur la figure) de ce four 9. Dans cet exemple, la tôle d'acier 1 n'est pas insérée dans les rouleaux de traction de l'appareil de traction 4, et cet appareil de traction 4 ne remplit donc pas sa fonction d'étirement de la tôle d'acier 1. Cette configuration permet par exemple de procéder à un traitement thermique de la tôle d'acier 1 au sein du four 9 sans appliquer d'effort d'étirement sur la tôle d'acier 1. Alternativement, l'appareil de traction 4 peut être installé dans le four 9 de manière à ce qu'aucun rouleau de traction ne soit mis en contact avec la tôle d'acier 1 lorsque celle-ci est déplacée suivant qui vient d'être décrit.

[0073] En référence à la FIGURE 5, la tôle d'acier 1 repose aussi sur les rouleaux support 911, 912, 913. Dans la zone 4 de traction, la tôle s'enroule sur les rouleaux des blocs en S de telle façon que l'on puisse obtenir une adhérence suffisante entre ces rouleaux et la tôle pour obtenir le niveau de traction souhaité dans une région d'étirement 1d de la tôle 1. L'effort d'étirement de la tôle dans la région d'étirement 1d peut être obtenu et contrôlé par un différentiel de vitesse ou de couple entre différents rouleaux de traction.

[0074] Les mêmes commentaires s'appliquent à l'exemple représenté en FIGURE 6, dans lequel les rouleaux actionnés sont par exemple les rouleaux de traction 418, 425. On voit que la disposition des rouleaux de traction en FIGURE 6 se traduit par une dimension de la région d'étirement le de la tôle d'acier 1 qui est supérieure (dans le sens de déplacement de la tôle, c'est-à-dire de la gauche vers la droite sur la figure) à celle de la région d'étirement 1d de la FIGURE 5.

[0075] L'agencement des rouleaux de traction dans les blocs tensionneurs 41, 42 ou encore le positionnement relatif des blocs tensionneurs 41, 42 dans l'appareil de traction permettent de contrôler la dimension de la région d'étirement 1d, 1e de la tôle d'acier 1 dans le sens de déplacement de cette tôle, ce qui permet d'optimiser l'effort d'étirement appliqué en fonction par exemple des propriétés mécaniques de la tôle d'acier 1 ou des conditions thermiques du four 9. On sait par exemple qu'une région d'étirement le de dimension plus importante permet de maintenir la tôle en tension dans cette région d'étirement plus longtemps pour obtenir des propriétés mécaniques données à l'issue de ce traitement.

[0076] L'optimisation de cet effort d'étirement, ou les conditions de frottement de la tôle d'acier 1 sur les rouleaux de traction, peuvent aussi être contrôlées par le diamètre des rouleaux de tractions (p. ex. multiple dans l'exemple de la FIGURE 6) ainsi que par le choix du matériau dans lequel ces rouleaux sont réalisés ou de l'état de surface de la table des rouleaux.

[0077] Plus généralement, l'agencement des rouleaux de traction peut ainsi être choisi selon la nature du traitement à réaliser ou le type de matériau à traiter.

[0078] La FIGURE 8 représente le dispositif de la FIGURE 5 avec une planeuse 7 installée en amont de l'appareil de traction 4. Cette planeuse 7 comprend des rouleaux de planage 793, 794, 795 mis en contact, alternativement, avec les surfaces supérieures 11 et inférieure 12 de la tôle d'acier 1.

[0079] La FIGURE 4 représente trois rouleaux de planage 791, 792, 793 et une tôle d'acier comprenant quatre parties 1a, 1b, 1c, 1f situées respectivement en amont du rouleau de planage 791, entre les deux rouleaux de planage 791, 792, entre les deux rouleaux de planage 792, 793 et en aval du rouleau de planage 793. La distance d'écartement 79a des rouleaux de planage 791, 792, 793 est de préférence sensiblement égale à 70% du diamètre de ces rouleaux de planage 791, 792, 793. Lorsque plusieurs rouleaux de planage sont installés dans la planeuse 7, cette distance d'écartement 79a peut varier de façon à éviter par exemple toute cambrure résiduelle de la tôle d'acier 1 en sortie de planeuse 7.

[0080] Selon la FIGURE 8, la planeuse 7 est agencée de manière à réduire les défauts de forme de la tôle en entrée de l'organe de traction 4 pour permettre une mise sous tension homogène de la tôle sur sa largeur.

[0081] Alternativement, la planeuse peut être montée en aval de l'appareil de traction 4 afin d'obtenir par exemple des caractéristiques de planéité adaptées à des étapes de traitement de la tôle d'acier 1 réalisées après le procédé d'étirement selon l'invention.

[0082] Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Revendications

1. Procédé pour accentuer l'orientation des grains d'une tôle d'acier à grains orientés (1) lors d'une opération de recuit de la tôle d'acier (1) au sein d'un four (9) de traitement thermique en continu, cette opération étant en particulier utilisée pour la fabrication de tôle magnétique, le procédé comprenant une étape de déplacement de la tôle d'acier (1) suivant sa direction longitudinale au cours de laquelle la tôle d'acier (1) est déplacée dans le four (9), caractérisé en ce qu'il comprend :

- une étape de maintien en température d'une région d'étirement (1d, 1e) de la tôle d'acier (1) à une température paramétrée comprise entre 750 °C et 900 °C,

- une étape d'étirement longitudinal de la tôle d'acier (1) dans la région d'étirement (1d, 1e),

et en ce que pour étirer la tôle d'acier (1) on la fait venir en prise d'entraînement avec deux blocs tensionneurs motorisés (41, 42) appelés « blocs en S » situés dans le four (9), les blocs tensionneurs (41, 42) étant situés de part et d'autre de la région d'étirement (1d, 1e), et définissant deux vitesses de défilement différentes pour la tôle d'acier (1), respectivement en amont et en aval de la région d'étirement (1d, 1e).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, après l'étape d'étirement, la tôle d'acier (1) passe de façon continue à une étape de nitruration.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel le taux d'allongement appliqué à la tôle d'acier (1) pendant l'étape d'étirement est inférieur ou égal à 10 pour cent.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le four (9) est un four de recuit.

5. Dispositif pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant un appareil de traction (4), ledit appareil de traction comportant au moins un bloc tensionneur amont (41) et un bloc tensionneur aval (42) appelés blocs en S, le bloc tensionneur amont (41) comportant un premier groupe de rouleaux de traction (411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418), le bloc tensionneur aval (42) comportant un deuxième groupe de rouleaux de traction (421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428), les rouleaux de traction du bloc tensionneur amont (41) et du bloc tensionneur aval (42) étant agencés pour réaliser une mise en traction de la région d'étirement (1d, 1e) de la tôle d'acier (1), le four comprenant des moyens de chauffage aptes à chauffer et maintenir la région d'étirement (1d, 1e) de la tôle d'acier (1) à la température paramétrée.

6. Dispositif selon la revendication précédente, comprenant en outre une planeuse (7) adjacente à un bloc tensionneur de l'appareil de traction (4).

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel le four (9) est un four de recuit.

8. Four comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7.

9. Four selon la revendication précédente, dans lequel le four est un four de recuit.

10. Installation de production de tôle magnétique, comportant une ligne comprenant un laminoir et sur laquelle le procédé selon l'une des revendications 1 à 4 et un dispositif selon l'une des revendications 5 à 7 sont mis en œuvre en aval du laminoir.

11. Installation selon la revendication 10, dans laquelle la ligne comprend en outre une planeuse (7) comportant des rouleaux de planage (793, 794, 795).

12. Installation selon la revendication 10 ou 11, dans laquelle la ligne comprend en outre un dispositif de décarburation en amont dudit procédé ou dispositif.

13. Installation selon l'une des revendications 10 à 12, dans laquelle la ligne comprend en outre un dispositif de nitruration en aval dudit procédé ou dispositif.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verstärkung der Kornorientierung eines kornorientierten Stahlblechs (1) bei einem Glühvorgang des Stahlblechs (1) in einem Durchlauf-Wärmebehandlungsofen (9), wobei dieser Vorgang insbesondere zur Herstellung von Elektroblech benutzt wird, wobei das Verfahren einen Schritt des Verschiebens des Stahlblechs (1) in seiner Längsrichtung umfasst, bei dem das Stahlblech (1) im Ofen (9) verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass es folgendes umfasst:

- einen Schritt der Aufrechterhaltung der Temperatur in einem Streckbereich (1d, 1e) des Stahlblechs (1) bei einer eingestellten Temperatur zwischen 750 °C und 900 °C,

- einen Schritt der Längsstreckung des Stahlblechs (1) im Streckbereich (1d, 1e),

und dadurch, dass man das Stahlblech zum Strecken (1) getrieblich mit zwei im Ofen (9) befindlichen motorbetriebenen Spannblöcken (41, 42), genannt "S-Blöcke", in Eingriff bringt, wobei sich die Spannblöcke (41, 42) zu beiden Seiten des Streckbereichs (1d, 1e) befinden und für das Stahlblech (1) jeweils vor und hinter dem Streckbereich (1d, 1e) zwei unterschiedliche Durchlaufgeschwindigkeiten definieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem das Stahlblech (1) nach dem Schritt des Streckens kontinuierlich einem Schritt des Nitrierens unterzogen wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, in dem auf das Stahlblech (1) während des Schrittes der Streckung ein Streckverhältnis kleiner oder gleich 10 % angewendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Ofen (9) ein Glühofen ist.

5. Vorrichtung zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Zuggerät (4) umfasst, wobei das Zuggerät mindestens einen vorderen Spannblock (41) und einen hinteren Spannblock (42), genannt S-Block, umfasst, wobei der vordere Spannblock (41) eine erste Gruppe von Zugrollen (411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418) umfasst, wobei der hintere Spannblock (42) eine zweite Gruppe von Zugrollen (421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428) umfasst, wobei die Zugrollen des vorderen Spannblocks (41) und des hinteren Spannblocks (42) so angeordnet sind, dass auf den Streckbereich (1d, 1e) des Stahlblechs (1) Zug ausgeübt wird, wobei der Ofen Heizmittel umfasst, die den Streckbereich (1d, 1e) das Stahlblechs (1) auf eine eingestellte Temperatur bringen und auf dieser halten können.

6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, die des Weiteren an den Spannblock des Zuggeräts (4) angrenzend eine Richtmaschine (7) umfasst.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, in der der Ofen (9) ein Glühofen ist.

8. Ofen, der eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 umfasst.

9. Ofen nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Ofen ein Glühofen ist.

10. Anlage zur Herstellung von Elektroblech, die eine Linie mit Walzwerk umfasst, auf der das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 angewendet und hinter dem Walzwerk eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 eingesetzt wird.

11. Anlage nach Anspruch 10, in der die Linie des Weiteren eine Richtmaschine (7) mit Richtwalzen (793, 794, 795) umfasst.

12. Anlage nach Anspruch 10 oder 11, in der die Linie des Weiteren vor dem Verfahren oder der Vorrichtung eine Vorrichtung zur Entkohlung umfasst.

13. Anlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, in der die Linie des Weiteren hinter dem Verfahren oder der Vorrichtung eine Vorrichtung zum Nitrieren umfasst.

Claims

1. A method for accentuating the orientation of the grains of a sheet of grain oriented steel (1) during an operation of annealing the steel sheet (1) in a continuous heat treatment furnace (9), this operation being used in particular for the manufacture of magnetic steel sheet, the method comprising a step of moving the steel sheet (1) in its longitudinal direction, during which the steel sheet (1) is moved in the furnace (9), characterized in that it comprises:

∘ a step of soaking of maintaining a stretch region (1d, 1e) of the steel sheet (1) at a set temperature of between 750°C and 900°C,

∘ a step of stretching the steel sheet (1) longitudinally in the stretch region (1d, 1e).

and in order to stretch the steel sheet (1) it is brought into driving engagement with two motorized tensioning blocks (41, 42), called "S blocks" situated in the furnace (9), the tensioning blocks (41, 42) being situated one on each side of the stretch region (1d, 1e) and defining two different speeds of travel for the steel sheet (1), respectively upstream and downstream of the stretch region (1d, 1e).

2. The method as claimed in claim 1, wherein, after the stretching step, the steel sheet (1) passes continuously to a nitriding step.

3. The method as claimed in one of claims 1 to 2, wherein the degree of elongation applied to the steel sheet (1) during the stretching step is less than or equal to 10 per cent.

4. The method as claimed in one of preceding claims, wherein the furnace (9) is an annealing furnace.

5. A device for implementing the method as claimed in one preceding claims, comprising traction apparatus (4), said traction apparatus comprising at least one upstream tensioning block (41) and one downstream tensioning block (42) called S-block, the upstream tensioning block (41) comprising a first group of traction rolls (411, 412, 413, 414, 415, 416, 417, 418), the downstream tensioning block (42) comprising a second group of traction rolls (421, 422, 423, 424, 425, 426, 427, 428), the traction rolls of the upstream tensioning block (41) and of the downstream tensioning block (42) being arranged in such a way as to apply traction to the stretch region (1d, 1e) of the steel sheet (1), the furnace comprising heating means able to heat the stretch region (1d, 1e) of the said sheet (1) to the set temperature and hold it at that temperature.

6. The device as claimed in preceding claim, further comprises a leveler (7) adjacent to a tensioning block of the traction apparatus (4).

7. The device as claimed in claim 5 or 6, wherein the furnace is an annealing furnace.

8. Furnace comprising a device according to any of claims 5 to 7.

9. Furnace according to the preceding claims, wherein the furnace is an annealing furnace.

10. A facility for producing magnetic sheet, comprising a line comprising a rolling mill and on which the method as claimed in on of claims 1 to 4 and a device as claimed in either of claims 5 to 7 is implemented downstream of the rolling mill.

11. The facility as claimed in claim 10, wherein the line further comprises a leveler (7) comprising leveling rolls (793, 794, 795).

12. The facility as claimed in claim 10 or 11, wherein the line further comprises a decarburizing device upstream of said method or device.

13. The facility as claimed in one of claims 10 to 12, wherein the line comprises a nitriding device downstream of said method or device.

Dessins