Brevet FR2115327A1 — publié le 19720707

L'invention a pour objet un acier pour émaillage vitreux amélioré, et son procédé de fabrication, et, plus particulièrement, un acier que l'on peut facilement émailler et qui, simultanément, présente des propriétés de non vieillissement et une excellente aptitude au formage par estampage. 5 Au cours des dernières années, les études et les développements d'un acier pour émaillage vitreux, ont progressé jusqu'à approcher leurbut. Par exemple, en ce qui concerne la composition chimique dudit acier pour émaillage, on trouve un acier effervescent décarburé selon le brevet US No. 2 956 906, un acier décarburé et semi-stabilisé selon le brevet US No. 3 436 808, un acier 10 décarburé stabilisé par l'aluminium selon le brevet US No. 3 193 417, et un acier stabilisé par l'aluminium et le titane selon les brevets US No. 3 303 064 ou No. 3 333 987. 3t en ce qui concerne les qualités d'émaillage desdits aciers, on trouve une matière pour émaillage par un seul traitement au feu selon le brevet US No. 2 878 151 et l'élimination de l'émail s'écaillant selon 15 le brevet US No. 3 265 541. Il est inutile de dire que ces brevets de l'art antérieur ont joué un rôle important dans la fabrication dudit acier pour émaillage, en accord avec leurs buts respectifs, c'est-à-dire la fabrication d'un acier pour émaillage direct, la limitation de la formation de gros grains, l'obtention de caractéristiques de non-vieillissement, le moyen d'éviter de 20 regrettables accidents de surface, la fabrication d'un acier dépourvu de la tendance à produire des écailles. Toutefois, il est un fait que tous les buts sus-mentionnés ne peuvent être atteints simultanément par l'un seulement des brevets de l'art antérieur. Par conséquent, dans l'état actuel de la technique, un compromis entre lesdites propriétés dépendant de l'utilisation finale de 25 l'acier, est généralement inévitable. Cette invention a été développée pour donner à un acier les propriétés requises pour 1'émaillage vitreux. Les caractéristiques de cette invention consistent en un contrôle strict d'au moins les teneurs en c, Al et Ti dans la composition chimique. C'est-à-dire que la teneur en carbone se situe dans l'in-30 tervalle de 0,03 à 0,15 % comme ingrédient de coulée, la teneur en aluminium étant comprise entre 0,005 et 0,060 %, et la teneur en Ti se situant entre 0,01 et 0,10 %. Après laminage à chaud, la teneur en carbone devrait être amenée au-dessous de 0,01 %. L'objet principal de cette invention est de fournir un acier pour émail-35 lage vitreux amélioré et son procédé de fabrication qui donne simultanément audit acier des propriétés de non-vieillissement, une excellente aptitude au formage par estampage, et une bonne aptitude à l'êmaillage. D'autres objets et avantages ressortiront de la description qui suit et des dessins l'accompagnant, dans lesquels : 40 ~ les figures 1 et 2 sont des micrographies obtenues avec un grossis I 71 41738 2 2115327 sement de 100 et montrant une structure cristalline pour chacun des aciers selon cette invention, à savoir un acier de base A et un acier B après émaillage par traitement au feu. - les figures 3 et 4 sont des micrographies obtenues avec un gros-5 sissement de 100, et montrant une structure cristalline pour chacun des aciers selon l'art antérieur, à savoir un acier de base A et un acier B après émaillage par traitement au feu. L'acier selon cette invention présente la composition suivante lors de la coulée : 10 - 0,03 à 0,15 % de C -0,10 à 0,50 % de Mn - 0,005 à 0,060 % de Al - 0,01 à 0,10 % de Ti - les teneurs en phosphore et en soufre résultent des impuretés inévitables, 15 - le reste de la composition est du fer. La composition ci-dessus doit être contrôlée d'autant plus strictement, qu'il n'y a pas d'addition d'un élément particulier dans l'acier selon cette invention. Tout d'abord, lorsque la teneur en acier est inférieure à 0,03 %, [o] dans l'acier est supérieure à 0,100 %, ce qui se traduit par une 20 dégradation des propriétés mécaniques et un accroissement de la quantité requise d'aluminium et de titane. En conséquence, l'aptitude à l'émaillage dudit acier se dégrade. Et lorsque la teneur en carbone est supérieure à 0,15 %, un traitement de décarburation devient plus long et la décarburation elle-même tend à aller de mal en pis. Il en résulte que la teneur en carbone appartient de pré-25 férence à l'intervalle : 0,05 à 0,10 %. Une teneur en manganèse inférieure à 0,1 % a tendance à produire quelque rétrécissement à chaud, et une teneur supérieure à 0,5 % en manganèse tend à augmenter le fléchissement pendant le traitement au feu. La quantité £o mentionnée ci-dessus doit être réduite autant que 30 possible. C'est pour cette raison que l'on ajoute l'aluminium avant le titane. La teneur d'aluminium ajoutée se situe, dans l'intervalle 0,005 à 0,060 % dans l'acier. Ladite teneur se situe de préférence entre 0,015 et 0,050%, ce qui a une bonne influence sur la qualité de l'acier. La teneur en titane se situe entre 0,01 et 0,10 %, quand l'acier est totalement désoxydé, comme men-35 tionné ci-dessus. Dans de telles circonstances, une teneur en titane inférieure à 0,01 % est à peine capable d'empêcher l'acier de produire des écailles, des bulles et analogues, une teneur en Ti supérieuré à 0,10 % augmente les défauts de surface de l'acier de base, entraîne un abaissement de la résistance de l'acier, et, en même temps, revient très cher. 40 D'autres éléments, en dehors des ingrédients mentionnés ci-dessus, 71 41738 3 2115327 comme par exemple le phosphore et le soufre, ont des teneurs non limitées. Si la teneur en ces éléments appartient à un intervalle habituellement employé pour l'acier stabilisé, lesdites aptitudes au formage par estampage et â l'ë-maillage de l'acier sont à peine influencées par les teneurs en phosphore et 5 en soufre. Un acier da la composition ci-dessus est coulé et soumis au laminage à chaud selon le procédé de fabrication ordinaire, c'est-à-dire coulée ordinaire ou en continu, suivie du découpage et du laminage à chaud. Le stade de réduction selon l'invention doit être effectué selon le procédé suivant. C'est-à-10 dire, premièrement, que l'acier doit être réduit à froid avec un taux de réduction supérieur à 30 % après le décapage ordinaire. Parce que, lorsque ledit taux de réduction est inférieur à 30 %, l'aptitude requise au formage par estampage devient difficile à obtenir. Deuxièmement, la teneur en carbone primaire doit#être réduite à moins de 0,01%,faute de quoi, ladite aptitude ou formage 15 par estampage devient plus mauvaise et il se forme quelquesbulles ou analogue lors de la réalisation du procédé d'émaillage direct, un tel procédé de décar-buration peut être employé juste après ledit décapage, ou après ladite réduction à froid. Le premier est recommandé lorsqu'un produit se présente sous la forme d'une plaque mince. Quand un produit se présente sous la forme d'une 20 feille, le second est recommandé pour ladite décarburation. Finalement, l'acier est laminé après trempe, puis soumis au procédé ordinaire d'émaillage. Le procédé ci-dessus de l'invention a une bonne influence à la fois sur ladite aptitude au formage par estampage et sur ladite aptitude à l'émaillage de l'acier. Tout d'abord, quand on ajoute une quantité relativement faible de 25 titane, l'acier est protégé des défauts de surface, ce qui est l'une des raisons résuisant l'aptitude à l'émaillage. En même temps, par l'action de l'aluminium et du titane, les nitrures stables ou éphémères sont précipités dans l'acier, ainsi que les carbures. Les nitrures et carbures jouent un rôle important dans l'amélioration desdites propriétés . 30 Donner audit acier des caractéristiques de non-vieillissement est l'un des effets obtenus. Empêcher l'extraordinaire croissance des grains qui se prodiit dans ladite décarburation, le recuit ou le traitement au feu de l'émaillage, est un second effet. Ces effets fondés sur ladite précipitation entraînent une bonne aptitude à l'émaillage, c'est-à-dire qu'ils ne provoquent pas la formation d'é-35 cailles, de bulles ou analogues, et en même temps, ils confèrent à l'acier une excellente aptitude au formage par estampage, c'est-à-dire qu'ils lui donnent une faible limite de résistance, une haute valeur d'Erichsen, une remarquable valeur de Lankford et analogues. Il est inutile de dire que l'acier ci-dessus est fabriqué à un faible coût et avec un haut rendement en raison de l'addition 40 d'une faible quantité de titane comme mentionnée au-dessus,. 71 41738 4 2115327 Lesdites propriétés seront rendues plus évidentes par les exemples suivants. Conditions de fabrication (après laminage à chaud) - Acier 1, selon cette invention : 5 Teneur initiale en carbone : 0,06 % Epaisseur finale de la bande chaude : 3,2 mm après décapage ordinaire, Réduction à froid : 3,2 mm ^ 0,8 mm Recuit de dëcarburation : 800°C pendant 10 heures ]o Laminage ordinaire après la trempe. - Acier 2, selon cette invention : Teneur initiale en carbone : 0,08 % Epaisseur finale de la bande chaude : 3,2 mm après décapage ordinaire, 25 Recuit de décarburation : 750°C pendant 10 heures Réduction à froid : 3,2 mm >0,5 mm Recuit ordinaire : 700°C pendant 5 heures Laminage ordinaire après la trempe. - Acier 1 selon l'art antérieur (acier stabilisé à l'aluminium): 2Q Teneur initiale en carbone : 0,05 % Epaisseur finale de la bande chaude : 3,2 mm après décapage ordinaire, Réduction à froid : 3,2 mm —^ 0,8 mm Recuit de décarburation : 800°C pendant 10 heures 25 Laminage ordinaire q>rës trempe. - Acier 2 selon l'art antérieur : Teneur initiale en carbone : 0,06 % Epaisseur finale de la bande chaude : 3,2 mm après décapage ordinaire, 30 Réduction à froid : 3,2 mm —^ 0,8 mm Recuit de décarburation : 780°C pendant 10 heures. L'analyse de contrôle de chacun de ces aciers est telle qu'indiquée dans le tableau 1, et on trouve dans les tableaux II et III, les propriétés mécaniques et l'aptitude à l'émaillage, respectivement. 71 41738 5 2115327 Tableau I - Analyse de contrôle C Mn P S N Al Ti 0 Acier 1 selon cette invention 0,004 0,33 0,012 0,018 0,0056 0,033 0,04 0,005 Acier 2 selon cette invention 0,004 0,33 0,011 0,017 0,0054 0,034 0,04 0,004 Acier I de l'art antérieur 0,004 0,36 0,010 0,022 0,0057 0,037 Trace 0,005 Acier 2 de l'art antérieur 0,002 0,31 0,011 0,019 0,0018 Trace Trace 0,041 Tableau II - Propriétés mécaniques Point de rupture (Kg/mm2) Résistance à la traction (Kg/mm2) Allongement total (%) Dureté (HR) Valeur d'E-rich- sen mm Va-Leur ie Laif-ford • Indice de vieillissement 2 (Kg/mm ) i U Acier 1 selon cette invention 16,9 32,0 46,4 39,0 11,3 1,62 0 Acier 2 selon cette invention 17,5 32,3 45,2 39,6 11,0 1,60 0 Acier 1 de l'art antérieur S 16,1 ■ 28,1 47,0 36,7 11,3 1,86 ! 0 ! Acier 2 de l'art antérieur 15,8 28,2 51,7 35,3 11,1 1,83 4,8 j Tableau III - Propriétés d'émaillage •*1 Perte par décapage *2 adhérence -*3 écailles Acier 1 selon cette invention 80,2 g/m2 98,7 % + Acier 2 selon cette invention 74,3 96,2 + Acier 1 de l'art antérieur 76,1 92,3 X 71 41738 6 2115327 (suite) Acier 2 de l'art antérieur 71,5 86,4 10 Remarques : $ 1 15 % H2S04, 2 Valeur PEI 3 + excellent 0 bon x nul à 70°C x 10 min. En se référant aux résultats indiqués dans les tableaux ci-dessus, on comprend aisément que les propriétés d'émaillage de l'acier selon cette invention sont très supérieures à celles des aciers selon l'art antérieur, les propriétés mécaniques, quant à elles, étant aussi bonnes que celles des 15 aciers selon l'art antérieur. L'une des raisons ayant conduit aux résultats ci-dessus se voit également sur les micro-photographies. Les micro-photographies 1A et 2À montrent une structure cristalline de chacun des aciers 1 et 2 selon l'invention ci-dessus, les micïro-photographies 1B et 2B montrant lesdits aciers après émaillage par traitement au feu, tandis que les figures 3A et 20 4A d'une part, 3B et 4B d'autre part sont aux aciers selon l'art antérieur ce que sont respectivement les figures 1A et 2A d'une part, 1B et 2B d'autre part, aux aciers selon la présente invention. Aussi, avec ces micro-photographies, il sera mieux compris que le grain de cristal de l'acier selon l'invention montre une petite dimension après 25 émaillage par le feu, tandis que l'acier selon l'art antérieur montre une dimension extraordinaire. Ladite structure cristalline de l'acier selon l'invention entraîne de bonnes propriétés d'émaillage, comme en témoigne le tableau III. Ainsi, avant que l'on ne développe l'acier selon cette invention, et 30 son procédé de fabrication, il était très difficile d'obtenir un acier pour é-maillage vitreux présentant à la fois une excellente aptitude au formage par estampage et une bonne aptitude à l'émaillage. 71 41738 7 2115327 REVENDICATIONS 1. Un acier pour émaillage vitreux amélioré contenant les principaux ingrédients suivants : - C à une teneur inférieure ou à la limite égale à 0,01% après dëcarburation 5 - Mn à une teneur comprise entre C 10 et 0,50 % - Al à une teneur comprise entre 0,005 et 0, 060 % - Ti à une teneur comprise entre 0,01 et 0,10 %. 2. Un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la teneur en aluminium se situe entre 0,015 % et 0,05 % environ. 10 3. Un acier selon la revendication 1 dans lequel la teneur en carbone est comprise entre 0,03 et 0,15 % et de préférence entre 0,05 et 0,10% lors de la coulée. 4. Procédé de fabrication d'un acier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 15 - une coulée dudit acier contenant 0,03 à 0,15 % de carbone 0,10 à 0,50 % de manganèse 0,005 à 0,060 % d'aluminium et 0,01 à 0,10 % de titane - une coulée ordinaire ou en continu, suivie de découpage et de laminage 20 à chaud ordinaire, - une dëcarburation suivant immédiatement un décapage ordinaire, dans laquelle la teneur en carbone est réduite à 750°C environ, à une valeur inférieure où à la limite égale à 0,01%, - une réduction à froid d'un taux supérieur à 30%, accompagnant le recuit 25 ordinaire. 5. Procédé de fabrication d'un acier pour émaillage vitreux amélioré, caractérisé en ce que, selon l'épaisseur dudit métal, il peut être mis en oeuvre après ladite réduction à froid.