Brevet FR2132855A1 — publié le 19721124

La présente invention concerne un procédé de chauffage pour la normali sation des tôles épaisses en acier. On connaît différents procédés de chauffage pour la normalisation des tôles, à savoir - le chauffage lent des produits et du four en même temps, ce qui exige une grande durée de chauffage et mène à l'obtention d'une structure non homo gène et à une productivité réduite des agrégats, ou Le chauffage en four à tem pérature constante, de peu supérieure à la température prescrite pour le trai tement thermique, qui présente l'inconvénient de provoquer une différence de température dans la section du matériau, ce qui mène à l'apparition de tensions internes;; - on connaît aussi- le chauffage par introduction de la charge à des tem pératures de four de beaucoup supérieures à celle prescrite pour le chauffage, et la diminution de la température du four à mesure que la charge se chauffe, pour arriver à un moment donné où les deux températures (celle du four et celle de la surface du produit) sont à peu près égales.Dans -ce cas, on obtient de grandes différences de température dans la section du produit, et aussi des tensions internes accentuées, ce qui mène à la non homogénéité de structure des produits traités; - en effectuant le chauffage dans les fours à température constante et de beaucoup supérieure à la température prescrite pour le traitement thermique, on accentue la différence de température dans la section du produit et 1 'appari- tion de très grandes tensions internes à côté d'une non homogénéité de structu re prononcée, mais la réalisation du chauffage en deux étapes, le préchauffage inférieur à la température prescrite et le chauffage final à la température prescrite, présente l'inconvénient de nécessiter une très longue durée de chauffage. En analysant ces procédes de chauffage connus, utilisés industriellement, on remarque qu'ils présentent des inconvénients communs, à savoir l'obtention d'une grande différence de température dans la section des produits soumis au chauffage, ce qui mène à l'apparition de tensions internes de différentes in tensités et à la genération de structures différentes, en fonction de la vitesse de chauffage et d'autre part, à des difficultés-dans la réalisation de la tem pérature prescrite et dans l'exploitation des agrégats. Le procédé conforme à l'invention remédie à ces inconvénients en ce que, tour réaliser une structure uniforme et contrôlée sur toute la section et pour obtenir des caractéristiques mécaniques améliorées, il effectue le chauffage des tôles dans un four à deux niveaux de températures; dans la première zone couvrant 60 à 65 7, de la longueur du four, on maintient une température de 10 à 100Tsupérieure à la température prescrite de normalisation, et dans la se conde zone, couvrant 30 à- 40 7 de la longueur du four, on maintient la température prescrite et la vitesse de passage des produits dans le four est réglée de manière à atteindre, dans la première zone, la température de normalisation, qui peut être: éventuellement dépassée de 10 C pour une durée totale de chauffage de 1,3 minute/mm d'épaisseur de tôle dans le cas du chauffage de la tôle en flux continu- de 400 à 6000 C, et de 2 inutes/mm d'épaisseur de tôle pour chauffage à partir de 20 C, en réalisant ainsi, dans la première zone de chauffage, les transformations austénitiques alpha gamma, et dans la seconde, l'ho- mogénéisation de la température dans la section, la réduction des tensions internes et la stabilisation de la structure. Un mode d'exécution de l'invention est décrit c-i-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure unique représente le schéma de traitement thermique (normalisation) des tales de 20 mm d'épaisseur. Le procédé conforme à l'invention a été appliqué pour la normalisation des tôles épaisses destinées à la construction, en acier faiblement allié, avec une teneur en carbone de 0,12 à 0,65 %, ayant les dimensions suivantes: épaisseur 10,22 mm, largeur 900-2800 m'a et longueur 6000-15000 mm, chauffé dans un four continu à galets, de g4,7 m de longueur et de 3,6 m de largeur. On peut appliquer ce procédé soit à la normalisation des tôles fabriquées en flux continu, pour qu'elles soient introduites,Saprès laminage, dans un four de normalisatian ayant une température de 600 C, soit en flux discontinu, le chauffage commençant à froid. Le procédé de chauffage conforme à l'invention consiste à réaliser deux niveaux de températures dans le même-four; on introduit oncles produits dans la première zone, couvrait 60 à 65 7-de la longueur du four maintenue à une température supérieure de 10 à 100 C à la température prescrite, et puis dans la seconde zone, couvrant le reste de la longueur du four, où on maintient la température de normalisation prescrite. On choisit la vitesse de passage des produits dans le four ppur que ceuxcf puissent, durant le parcours de la première zone, atteinre et même dépasser de 10 C, à la surface du produit, la température prescrite et pour que, dans la seconde zone, puisse s'effectuer l'homogénéisationd e la température dans la section, en redisant les tensions internes et en conservant la structure formée dans la première zone. la vitesse de chauffage influence donc directement la structure et, implicitement, les propriétés mécaniques des tôles traitées. Par le chauffage à vitesses-élevées des aciers, dans le but d'austénitisation, la transformation alpha-gamma par hystérésis de la transformation est retardée et se produit à une température plus élevée. A cette température, on obtient, grâce aux conditions thermodynamiques existantes, une plus grande vitesse de germination gamma ainsi qu'un rayon critique plus petit du germe gamma, résultant d'une structure austénitique fine. Cette structure n'atteint pas la température d'équilibre à la température de la première zone, car les produits passent de suite dans la seconde zone d'homogénéisation, à température plus basse, et il en résulte à la fin une structure austénitique fine sur le fond de laquelle se forme une structure finale qui confère des valeurs supérieures aux caractéristiques mécaniques. Ainsi donc, en conformité avec le schéma indiqué dans la figure 1, la température du four dans la première zone, d'une longueur de 54 m, est de 930 C et dans la seconde, de 900 C, c'est-a-dire égale à la température prescrite. Le temps total calculé pour obtenir la structure et les propriétés préétablies est de 1,3 minute/mm d'épaisseur pour chauffage à partir de 400600 C et de 2 minutes/mm d'épaisseur pour chauffage à partir de 200 C. La courbe 1 représente le diagramme de chauffage des tales introduites dans le four à 600"C, la courbe 2 le diagramme de chauffage des tôles introduites dans le four à 20"C, et la courbe 3 le diagramme comparatif de chauffage des tôles dans le four où on maintient, sur toute sa longueur, une température constante égale à celle de normalisation. En désignant par l, 2 et Z-3, les durées respectives de traitement dans les trois cas de chauffage des diagrammes I, 2 et 3, on remarque que Z 1 et T 2 sont inférieurs à b3. Dans la première zone, où la température tc1 = tc2 = tz (température de normalisation), il y a une différence entre le régime de chauffage des surfaces des tôles, représentées par les courbes sl, s2 et les zones centrales représentées par les courbes cl, c2, différence qui disparaît dans la seconde zone du four où se réaliste une homogénéisation de la température dans toute la section de la tôle, tandis que, dans le cas du diagramme 3, la différence de température entre les zones superficielle et centrale des tales, se maintient sur le parcours de chauffage, qui s'effectue en maintenant dans le four la température tc3 constante, égale à la température de normalisation prescri te t z Dans le tableau 1 ci-après, on présente une comparaison des caractéristiques mécaniques de quelques lots de tôle de mêmes dimensions, en aciers de sème composition chimique, chauffés sur la même ligne technologique pour la normalisation par le procédé conforme à l'invention et par le procédé classique, I1 ressort de ce tableau que les tôles traitées par le procédé conforme à l'invention ont des caractéristiques mécaniques supérieures et que leurs valeurs d'énergie de rupture élastique au choc à + 20"C et à -300C, sont supérieures aux valeurs préétablies. Le procédé conforme à l'invention présente l'avantage de permettre dlob- tenir une structure contrôlée qui mène à l'amélioration des caractéristiques mécaniques et augmente la productivité des agrégats. TABLEAU 1 Nr. Epaisseur R Rc A KCU-30/2 Composition chimique crt. de la tôle mm kgf/mm kgf/mm % kgfm/cm - 30 C C Mn Si S P AL V Procédé conforme à l'invention 1 18 54 40,5 29 8,1 5,9 7,7 0,14 1,26 0,34 0,12 0,020 0,060 0,09 2 20 55 40 27 5,9 5,9 7,1 0,13 1,25 0,38 0,013 0,017 0,048 0,10 3 20 52 37,5 31 10,9 12,5 9,0 0,14 1,16 0,27 0,013 0,017 0,048 0,10 4 20 53 37,5 31 12,0 8,6 8,8 0,14 1,27 0,24 0,014 0,015 0,052 0,09 5 20 54 39,5 29 5,1 6,5 5,8 0,14 1,34 0,36 0,016 0,017 0,040 0,08 6 20 52 37,0 31 9,0 5,9 9,0 0,14 1,21 0,29 0,014 0,020 0,053 0,11 procédé classique 7 18 49 36 31 14,5 9,4 11,4 0,13 1,13 0,31 0,016 0,015 0,042 0,09 8 20 49 35 29,3 6,6 7,9 6,9 0,14 1,02 0,26 0,016 0,016 0,039 0,10 9 20 50 35,5 28 7,4 12,0 6,0 0,14 1,11 0,32 0,016 0,020 0,061 0,09 10 20 49 34 29 13,4 11,9 6,9 0,13 1,17 0,30 0,014 0,020 0,058 0,10 11 20 50 35 29 12,4 7,3 11,2 0,14 1,18 0,30 0,015 0,015 0,056 0,08 REVEND1CATION Procédé de chauffage pour la normalisation des tales d'acier épaisses per mettant de réaliser une structure uniforme et contrôlée sur toute la section des tôles et d'obtenir des propriétés mécaniques améliorées, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer les tôles dans un four à deux niveaux de température, com prenant une première zone ayant une longueur de 60 à 65% du four, dans laquelle on maintient une température de 10 à 100%C supérieure à la température de nor réalisation prescrite, et une seconde zone d'une longueur de 35 à 40%, dans la quelle on maintient la température prescrite, la vitesse de passage des pro duits dans le four étant réglée de manière à atteindre dans la première zone la température de normalisation, en la dépassant même éventuellement de 10 C à la surface, pour une durée totale de chauffage de 1,3 minute/mm d'épaisseur, dans le cas du chauffage de la tôle en flux continu à partir de 400 -600 C et de 2 minutes/mm d'épaisseur à partir de 20 C.