Brevet FR2012107A1 — publié le 19700313

L'invention concerne un procédé d'élaboration d'acier non vieillissant pour laminage profond, cet acier contenant la meilleure proportion possible d'aluminium et d'azote dissous, de façon à ce qu'il puisse subir un laminage profonds ce procédé consistant à alimenter l'acier liquide en fil d'aluminium 5 ayant un diamètre supérieur à 5nmi et une vitesse d'alimentation supérieure à 5 m/s et en soufflant de l'azote gazeux dans ledit métal liquide à travers un revêtement réfractaire ayant une bonne perméabilité, ce revêtement étant fixé sur le fond de la poche. L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'addition d'alumi-10 nium et d'azote dans l'acier liquide. Il est bien connu que lorsqu'on désire élaborer un acier à basse teneur en carbone, calmé à l'aluminium, on peut soit jeter des morceaux d'aluminium dans le jet d'acier liquide en écoulement, soit fixer à la poche, avant la coulée, un récipient contenant de l'aluminium. 15 De la même manière, on augmente couramment la proportion d''azote dans l'a cier en ajoutant dans l'acier liquide un alliage Fe-Mn-N. La figure 2 montre la dispersion des proportions d'aluminium et d'azote dissous dans l'acier, résultant du procédé antérieur mentionné ci-dessus. Généralement, la possibilité de laminage profond à froid d'un acier est 20 grandement influencée par les proportions d'aluminium et d'azote dissous dans 1'acier. Dans la figure 4, qui a été élaborée à partir de nombreuses expériences, on a montré l'influence respective des proportions d'aluminium et d'azote dissous dans l'acier. 25 On peut comprendre que les meilleures proportions qui peuvent donner au nombre de Lankford r, relatif à la faculté de laminage profond, une valeur égale ou supérieure à 2 sont comprises entre 0,020 et 0,050% pour l'aluminium dissous et entre 0,0045 et 0,0080% pour l'azote. En comparant les figures 2 et 4, on peut voir que la proportion d'aluminium 30 et d'azote dissous dans l'acier dans la technique antérieure (figure 2) est nettement différente de la proportion idéale (figure 4) qui assure une excellente faculté de laminage profond. De tels résultats sont dûs au fait que la dispersion des proportions d'aluminium et d'azote est remarquablement large. En effet, dans la figure 2, le nombre de Lankford relatif au laminage profond, dépendant des 35 proportions d'aluminium et d'azote dissous, ayant sa plus haute fréquence pour une proportion de 0,045% d'aluminium dissous et de 0,0038% d'azote dissous, il est impossible qu'il soit supérieur au nombre de Lankford r qui est égal à 1,80 dans la figure 4. De plus, il a été constaté qu'un tel procédé présentait les défauts suivants : il a tendance à occasionner la rephosphoration par suite d'une 4o réaction de l'aluminium dissous sur le laitier. En même temps, la flottation et F ; BAD OPINAI. 2012107 la séparation des inclusions d'aluminium sont loin d'être parfaites, ceci étant dû au fait que le bain étant incomplètement agité après la désosydation, il en résulte de nombreux défauts et une certaine ségrégation des constituants de l'acier. 5 II est possible d'éliminer de tels défauts selon le nouveau procédé de l'invention en ajoutant de l'aluminium et de l'azote dans l'acier liquide. In vue de ce qui précède, l'invention prévoit que l'aluminium est ajouté conti-nuement à haute vitesse dans l'acier liquide de la poche, et que l'azote est soufflé dans l'acier liquide sous forme gazeuse à travers le fond de ladite 10 poche. Un but de cette invention est de produire un nouveau procédé pour obtenir les proportions optimales d'aluminium et d'azote dissous mentionnées sur la figure 4. Un autre but de cette invention est de procurer un nouveau procédé per-15 mettant d'abaisser la dispersion des proportions d'aluminium et d'azote dissous dans 11 acier. Encore un autre but de l'invention est de procurer un procédé d'élaboration d'acier non vieillissant pour le laminage profond, ayant une bonne résistance et une excellente qualité de surface. 20 Ces buts,et d'autres buts de l'invention, seront mieux vus à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre schématiquement l'addition d'aluminium et d'azote dans l'acier liquide de la poche selon le procédé de l'invention ; 25 - la figure 2 est un histogramme montrant la dispersion des proportions d'aluminium et d'azote dissous dans l'acier quand l'aluminium et l'azote sont respectivement ajoutés à l'acier liquide par les moyens de l'art antérieur j - la figure 3 est un histogramme montrant la dispersion des proportions d'aluminium et d'azote dissous dans l'acier quand l'aluminium et l'azote sont 30 ajoutés à l'acier liquide par des moyens conformes au procédé de l'invention ; et, - la figure 4 est un graphique montrant l'évolution du nombre de Lankford r en fonction des proportions d'aluminium et d'azote. On a montré de façon schématique sur la figure 1 l'addition d'aluminium 35 et d'azote dans l'acier liquide de la poche. L'acier liquide dans lequel l'aluminium n'est pas encore ajouté est coulé dans ladite poche 4 et ensuite le fil d'aluminium enroulé sur une bobine 1 est introduit dans l'acier liquide, par l'intermédiaire d'un guide 3, par un dispositif d'alimentation 2. Dans ce cas, il estfeécessaire que le fil d'aluminium, d'un diamètre supérieur à 5 tnm, soit 40 introduit avec une vitesse supérieure à 5 m/s. Simultanément, l'azote gazeux x-J 7 JL ÂjLQ Q BAD ORIGINAL 69 22206 3 2012107 est soufflé dans l'acier liquide à travers un revêtement réfractaire ayant une bonne perméabilité, par exemple en brique poreuse 5, qui est fixé au fond de ladite poche, l'azote étant fourni par une bouteille extérieure 6. Le temps de soufflage est supérieur à une minute. On peut considérer que l'acier liquide 5 de la poche est complètement homogénéisé par l'agitation due au soufflage, de sorte que les proportions optimales d'aluminium et l'azote dissous pourront être obtenues. On a constaté que si le diamètre du fil d'aluminium est inférieur à 5 mm et que si la vitësse d'alimentation est inférieure à 5 m/s, l'aluminium ajouté ne pouvait atteindre l'acier situé au fond de la poche. De la 10 même manière, si le temps de soufflage de l'azote gazeux est inférieur à une minute, l'homogénéisation de l'acier liquide devient insuffisante et la proportion d'azote dans l'acier croît de façon importante. La figure 3 montre un histogramme réalisé d'après l'invention et d'après les données fournies par 53 charges. La proportion x d'aluminium et d'azote 15 dissous était respectivement de 0,0297% et 61,2 ppm. Le nombre de Lankford r qui dépend de ces valeurs x s'élève à une valeur supérieure à 2 dans la figure 4. On comprend facilement que le procédé selon l'invention est bien meilleur que les procédés de l'art antérieur, dans lesquels la proportion x d'aluminium et d'azote dissous était respectivement de 0,0439% et 38,2 ppm, proportions 20 pour lesquelles la valeur r correspondante est, d'après la figure 4, égale à 1,70. De plus, la figure 3 montre que la dispersion des proportions d'aluminium et d'azote dissous obtenues par la mise en oeuvre de l'invention est très faible. Les exemples qui suivent ont été établis par des comparaisons avec les procédés antérieurs. La composition chimique et les conditions de l'êlabora-25 tion sont les suivantes : TABLEAU 1 Composition chimique pondérale C Mn P S N Al A 0.05 0.30 0.011 0.016 0.0037 0.028 B 0.06 0.32 0.012 0.015 0.0034 0.057 C 0.05 0.30 0.012 0.016 0.0039 0.041 D 0.05 0.29 0.018 0.018 0.0056 0.034 E 0.05 0.27 0.014 0.016 0.0063 0.026 35 Conditions d'élaboration : Aciers A, B et C selon le procédé antérieur. Aciers D et E selon le procédé de l'invention ; Addition d'aluminium : environ 1 kg par tonne j Vitesse d'alimentation : 6 m/s:; O 40 Volume d'azote soufflé : environ 4 m pour 100 tonnes^. BAD ORIGINAL 69 22206 ' 2012107 Temps de soufflage : 6 minties^ Etage de laminage à chaud : Température finale : 830°C Température de bobinage' : 520°C ■ 5 Epaisseur iinale : 2,8 mm Etage de réduction à froid : Epaisseur finale : 0,8 mm j Conditions de recuit : 700cC x 15 heures, au four. Trempé : 0,7 % . 10 Les propriétés mécaniques des aciers mentionnés ci-dessus apparaissent dans le tableau 2 : TABLEAU 2 Propriétés mécaniques 15 20 r.p. t. s. El. Er. ccv r G.S. 2 Kg/mm Kg/mm^ % mm mm ASTM n° A 18.7 31.3 47.8 10.8 37.6 1.34 9.0 B 18.4 31.0 46.5 11.0 37.8 1.44 8.6 C 16.7 29.4 48.6 11.3 36.8 1.74 7.5 D 15.4 28.9 50.2 11.7 36.5 1.87 7.1 E 15.1 28.5 50.8 11.8 36.1 2.01 6.9 Le tableau 2 montre que les aciers élaborés par le procédé de l'invention sont nettement supérieurs aux aciers de l'art antérieur. Dans 95% des cas, les 25 proportions d'aluminium et d'azote dissous dans l'acier se trouvaient à l'intérieur des gammes optimales, c'est-à-dire entre 0,020 et 0,040% et entre 50 et 70 ppm, respectivement. Le procédé de l'invention et l'acier élaboré à partir de ce procédé présentent les avantages suivants : 1°, la flottation et la suppression des inclusions d'aluminium sont accé-30 lérées ; 2° la réaction de déphosphoration décroît de manière importante ; 3e il n'apparaît aucune ségrégation des constituants dans l'acier ; 4° il y a une légère diminution de l'oxydation de l'aluminium ajouté, ceci étant dû à l'atmosphère et au laitier. 35 Le procédé selon l'invention ne se limite pas à l'élaboration d'acier à basse teneur en carbone calmé à l'aluminium, mais peut servir également à contrôler la désoxydation de l'acier calmé de façon ordinaire ou semi-calmé. Dans ce cas, l'argon sera préférable à l'azote. BAD ORIGINAL fi,' f* -■*- c> / 6*7 JLjL^-JQ ^ n i ^ *Î 7 X. 'J 3 J. > \j t REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'élaboration d'acier non vieillissant pour laminage profond, caractérisé en ce qu'il comporte une étape dans laquelle l'acier liquide affiné au four est coulé dans la poche alors que l'aluminium n'y est pas encore 5 ajouté, une étape dans laquelle un fil d'aluminium ayant un diamètre supérieur à 5 mm est alimenté continûment dans l'acier liquide de la poche avec une vitesse d'alimentation supérieure à 5 m/s et dans laquelle la proportion d'aluminium dissous dans l'acier est maintenue à une valeur comprise entre 0,020 et 0,050%, et simultanément une étape dans laquelle de l'azote gazeux ou un gaz 10 inerte riche en azote est soufflé dans ledit acier liquide à travers un revêtement réfractaire ayant une bonne perméabilité qui est fixé au fondde la poche et dans laquelle les proportions d'azote dans l'acier sont maintenues à une valeur comprise entre 0,0045 et 0,080%. 2. Procédé pour l'élaboration d'acier non -vieillissant pour le laminage 15 profond selon la revendication 1, caractérisé en ce que les proportions d'aluminium dissous dans l'acier sont comprises entre 0,020 et 0,040% et les proportions d'azote dans l'acier sont comprises entre 0,0050 et 0,0070%. BAD ORIGINAL