Brevet FR2124370A1 — publié le 19720922

03i,:L9 2124370 Pour la plupart des applications, les produits laminés plats en acicr, comme la tSle, lesfeuillards et le fer-blanc, sont d'habitude produits à partir d'aciers effervescents coulés en lingots. Les aciers effervescents sont préférés du fait de leur meilleure 5 qualité de surface et de leur haut degré de ductilité. On sait que les lingots d'acier effervescent sont produits par coulée d'un acier a faible teneur en carbone non désoxydé dans une lingotière, dans laquelle la diminution de température et la diminution résultante de la solubilité de l'oxygène provoquent la réaction de 10 l'oxygène dégagé avec le carbone dissous et le dégagement violent de monoxyde de carbone. Ce dégagement violent de gaz, appelé "effervescence",provoque la solidification du lingot avec uns surface dense ou "enveloppe" dans un état de haute pureté et d'une propreté et d'une ductilité exceptionnelles. 15 Les aciers effervescents cependant présentent ion grave inconvénient pour certaines applications dû fai't '.qùe les produits laminés à partir de tels aciers effervescents sont soumis à un fort vieillissement par travail à froid. En d'autres termes, l'acier subissant un laminage d'écrouissage présente un accroisse-20 ment spontané de la dureté et une diminution de la ductilité après entreposage prolongé, même à la température ambiante, ces variations étant principalement dues à la ségrégation des atomes d'azote vers les dislocations provoquant l'immobilisation des dislocations par les atomes dissous. Pour ces applications nécessitant 25 un long entreposage ou un façonnage à froid dans des conditions-rigoureuses, il est possible de produire des aciers ne subissant pas de vieillissement,par coulée en lingots d'un acier qui a été désoxydé au moyen d'aluminium et/ou de titane. Les aciers couramment utilisés pour la production d'a-30 ciers effercescents et d'aciers résistant au vieillissement ou ne subissant pas de vieillissement pour tôles ne conviennent pas par eux-mêmes pour des procédés de coulée continue. L'effervescence, qui est essentielle pour l'obtention d'un acier effervescent coulé en lingots de qualité, est très nuisible pour une barre 35 coulée en continu. Dans un procédé de couléecontinue, un dégagement de gaz en quantités plus que faibles dans la lingotière provoque l'apparition de cavités et de retassures dans la barre coulée du fait que le gaz ne peut s'échapper de la barre formée de manière continue, comme il en est pour un lingot classique. D'au-lj-0 tre part, la coulée continue d'un acier quelconque qui a- été dés- 72 03419 2 2124370 oxydé au moyen d'aluminium provoque la formation d'une écume d'oxyde d'aluminium à la surface du métal en fusion dans la lingotière. Les particules de cette écume non seulement sont entraînées dans la barre coulée donnant un produit encrassé, mais également 5 tendent à se concentrer ' à la surface de la barre,ce qui nuit beaucoup à la bonne qualité de surface qui est essentielle pour la plupart des produits laminés plats en acier. Il est donc essentiel du point de vue industriel pour la coulée continue des brames qui doivent être laminées ensuite en produits minces que les aciers 10 utilisés ne provoquent que peu ou pas de dégagement de gaz dans la lingotière et simultanément ne donnent pas formation à une écume d'oxyde qui contaminerait la barre coulée en vue de l'obtention de barres propres et ductiles présentant de bonnes qualités de surface. 15 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3A12.78I décrit un nouveau procédé pour la coulée continue avec un taux de production élevé de brames de haute qualité qui sont transformées ultérieurement en tôles. La caractéristique-essentielle de cette inven tion réside dans le fait qu'il est possible de produire des brames 20 coulées en continu ayant les propriétés d'un acier effervescent à l'aide d'un acier consistant pour 0,01 à 0,08$ en carbone, pour 0,20 à 0,60$ en manganèse, pour 0,02 à 0,08$ en silicium et pour jusqu'à 0,015$ en aluminium et, pour le reste, en fer et en impuretés accidentelles. La brame résultante obtenue par coulée en con 25 tinu présente toutes les propriétés d'un acier effervescent de haute qualité. L'invention décrite ci-dessus permet de résoudre les difficultés associées à la coulée en continu de brames en remplacement des lingots d'acier effervescent, mais le produit résultant, de même que les lingots coulés d'acier effervescent clas-30 siques sont fort susceptibles de subir un vieillissement. De nombreux essais ont été réalisés pour mettre au point des compositions ou des procédés qui permettent la coulée en continu d'un produit de remplacement des aciers coulés en lingots et ne subissant pas de vieillissement,mais aucune des solutions proposées ne 35 s'est révélée entièrement satisfaisante si ce n'est lorsqu'on recourt à des fondants et à des tuyères spéciaux. L'utilisation de désoxydants connus tels que l'aluminium, le titane et le zirco-nium, entre autres, en quantités suffisantes pour donner un produit ne subissant pas le vieillissement suscite toujours des dif-1*0 ficultés du fait de l'écume menant à un produit encrassé et 72 03419 3 2124370 dont la qualité de surface est médiocre. Il n'est donc pas encore possible jusqu'à présent d'obtenir facilement des aciers coulés en continu et ne subissant pas le vieillissement, dont la qualité convium? pour donner des produits laminés plats minces, 5 comme des tôles. La présente invention a pour objet un acier remarquable qui peut être coulé de manière continue pour donner un acier résistant au vieillissement ou ne subissant pas le vieillissement et présentant une aptitude exceptionnellement bonne pour la 10 transformation ultérieure en produits laminés plats minces en acier. L'invention est basée non seulement sur l'ajustement criti que de la constitution de l'acier et en particulier l'équilibre très critique entre la teneur en bore, la teneur en azote et la teneur en oxygène, mais également sur l'ajustement critique de la 15 température de fin' du laminage à chaud, d.e la température d'envidage et de la température de recuit lors d'une transformation ultérieure de l'acier en produits laminés plats minces. La présente invention a pour but de procurer un 20 acier remarquable qui peut être coulé de manière continue et être traité ultérieurement pour donner des produits laminés plats minces en acier ne subissant pas le vieillissement ou résistant au vieillissement, de haute qualité et présentant une qualité de surface égale à celle des aciers effervescents produits de la manière habituelle. Elle a également pour but de procurer un acier remarquable qui peut être coulé de manière continue et -être traité ultérieurement pour donner des produits laminés plats minces de haute qualité en acier, dont la résistance au vieillis-30 sement est améliorée. Elle a de plus pour but de procurer un procédé pour produire line tôle d'acier ne subissant pas le vieillissement et pouvant être étirée,à partir d'une brame d'acier coulé de manière continue. 35 Elle a par ailleurs pour but de procurer un procédé pour produire, une tôle d'acier propre à l'étirage, dont la résistance au vieillissement est accrue. La présente invention a donc pour objet un acier propre à être traité pour donner des produits laminés lfO plats minces en acier, dont la résistance au vieillissement est 72 03419 k 2124370 accrue et qui comprend 0,01 à -0,08$ de carbone, 0,20 à 0,60$ de manganèse, 0,03 à 0,08$ de silicium, jusqu'à 0,015); d'aluminium et d'autres impuretés habituelles, notamment de l'azote et de l'oxygène, outre moins d'environ 0,01$ de bore,qui est présent en 5 quantité suffisante pour assurer un rapport du bore à l'azote de ljJf à 2,5 lorsque la teneur en oxygène excède environ 150 ppm et un rapport de 1,0 à 2,5 lorsque la teneur en oxygène est inférieure à environ 150 ppia, et pour le reste, du fer. La présente invention a également pour objet un procédé 10 pour fabriquer des produits laminés plats minces en acier qui résistent eh substance au vieillissement, suivant lequel on forme une masse en fusion d'acier consistant en 0,01 à 0,08$ de carbone, en 0,20 à 0,60$ de manganèse, en 0,03 à 0,08$ de silicium, en 0,000^ à 0,015$ d'aluminium et, pour le reste, en fer et en au-15 très impuretés habituelles en aciérie, notamment en oxygène et en azote, on ajoute du bore à l'acier en quantité suffisante pour assurer un rapport du bore à l'azote de 1,^ à 2,0 lorsque la teneur en oxygène excède 15Ô ppm et tan rapport de 1,0 à l,1* lorsque la teneur en oxygène est inférieure à 150 ppm, on coule et on fa-20 çonne l'acier en une brame convenant pour le laminage à chaud, on réchauffe et on lamine à chaud la brame en une tôle d'une certaine épaisseur, puis on envide la tôle laminée à chaud à une température supérieure à 593 °C et finalement on décape, on lamine à froid et on recuit la tôle laminée à chaud suivant les techni-25 ques classiques. Suivant une forme de réalisation de l'invention, la composition de l'acier en fusion est déterminée et ajustée de manière à être en substance celle décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3»^12.781 précité, à savoir de 0,01 à 0,08$ en car-30 bone, de 0,20 à 0,60$ en manganèse, de 0,03 à 0,08$ en silicium et de jusqu'à 0,015$ en aluminium. Comme décrit dans le brevet précité, une masse d'un tel acier en fusion peut être coulée de manière continue en une brame présentant de bonnes propriétés mécaniques et convenant spécialement pour le laminage à plat en tô-35 les qui sont alors comparables à celles produites par laminage de lingots d'acier effervescent. Comme on l'a déjà indiqué cependant, cet acier est sensible au vieillissement de sorte que les tôles laminées qui en sont faites ne conviennent pas pour un entreposage prolongé. La présente invention surmonte l'inconvé-*f0 nient du vieillissement de l'acier par ajustement de la composi 72 03419 5 2124370 tion de la masse en fusion de 'manière à ce que cette dernière comprenne une quantité imposée soigneusement de bore n'excédant pas environ 0,01$. Spécifiquement, la teneur en bore doit être de l,lf à 2,5 fois la teneur en azote, sur base pondérale, dans un 5 acier non dégazé classique et, d'autre part, doit être de 1,0 à environ l,1* fois la teneur en azote, sur base pondérale, dans un acier qui a été dégazé de manière à contenir moins d'environ 150 ppm d'oxygène. La production de tôles en acier de qualité optimale ne 10 subissant pas le vieillissement ou résistant au vieillissement dépend non seulement de l'ajustement critique ci-dessus de la composition, mais aussi de l'ajustement critique soigné du laminage à chaud auquel est soumise la brame coulée de manière continue. Spécifiquement, les brames coulées de manière continue et présentant 15 la constitution ci-dessus doivent être chauffées jusqu'à une température de 1150 à 1260°C pour le laminage à chaud, comme il est courant actuellement. Four conférer la propriété de ne pas subir le vieillissement ou de résister au vieillissement de manière appropriée, il est essentiel que la température de fin du 20 laminage à chaud soit supérieure à 815°C et de préférence soit de 8^3 à 899°C et que l'acier laminé à chaud soit envidé à une te-pérature supérieure à 593 °C et de préférence de 621 à 677°C. Ensuite, l'acier peut être décapé et laminé à froid suivant les techniques classiques. 25 De manière plus détaillée pour les limites de constitu tion, la teneur en carbone de la masse en fusion ne peut être inférieure à 0,'01$ et de préférence n'est pas inférieure à 0,03$ du fait que sinon la teneur en oxygène de l'acier serait trop élevée pour permettre une coulée en continu. Sn outre, la longévité du 30 garnissage du four d'aciérie serait sensiblement raccourcie si la teneur en carbone de l'acier tombait à moins de 0,01$. A l'autre extrémité de l'intervalle, la teneur en carbone ne peut excéder 0,08$ pour assurer une ductilité suffisante à la tôle finie. Les teneurs en manganèse et en silicium pour l'acier en 35 fusion indiquées ci-dessus sont préférées du fait de l'effet synergique- de ces quantités pour empêcher la-porosité par piqûre d'un acier dont la teneur en carbone est de 0,01 à 0,08$. De plus, la teneur en oxygène de l'acier peut être plus facilement estimée et imposée lorsque la teneur en manganèse excède 0,20$. 1*0 La teneur de l'acier en aluminium soluble dans les acides 72 03419 6 2124370 n'est de préférence pas supérieure à 0,015/î du fait que des quantités plus élevées tendent à provoquer la formation en quantités excessives d'inclusions d'alumine non métalliques. De plus, la présence d'alumine en quantités importantes est particulièrement 5 gÊ-nante du fait que les inclusions d'oxydes métalliques contenant de grandes quantités d'alumine tendent à former des agrégats massifs plutôt que des pellicules vitreuses le long de la paroi latérale de la lingotière à mesure que la barre coulée descend. Ces agrégats massifs sont très difficiles à éliminer par pulvérisation 10 d'eau froide au-dessous de la lingotière et endommagent une partie excessivement grande de la surface de la barre coulée, de sorte • qu'une remise en état excessive de la brame est requise. Ces agrégats peuvent également provoquer un refroidissement non uniforme dans la lingotière et donc un accroissement de la probabilité 15 d'une rupture au cours de la coulée. Comme on l'a déjà indiqué, l'invention réside principalement dans l'ajustement très soigneux des additions de bore à l'acier permettant de réduire pour beaucoup ou de porter au minimum la tendance au vieillissement de l'acier. On avait déjà envisagé 20 que l'addition de bore dans des aciers coulés en lingots classiques permettrait d'améliorer la résistance au vieillissement de l'acier. A cette fin, typiquement, les additions de bore atteignaient 0,02 à 0,05$. La Demanderesse a cependant découvert que des teneurs en bore de plus d'environ 0,01^, en particulier dans 25 le cas d'une tôle laminée à froid faite à partir d'acier coulé de manière continue, conduisent à une tôle d'acier trop dure pour la plupart des opérations de façonnage à froid, comme le façonnage à la presse ou l'emboutissage profond. Pour éviter une dureté excessive, la teneur en bore de l'acier de l'invention ne peut donc 30 excéder environ 0,01^. La simple addition d'une quantité déterminée de bore de 0,001 à 0,010^ ne suffit cependant pas pour influencer "encore les propriétés de vieillissement du fait que la teneur en bore de l'acier doit de plus être très soigneusement réglée par rapport à la teneur en azote et, dans une certaine me-35 sure, par rapport à la teneur en oxygène. Dans les aciers non dégazés classiques décrits plus haut, dans lesquels la teneur en oxygène excède 150 ppm, la teneur en bore doit être de l,lf à 2,5 fois la teneur en azote. L'addition de bore en quantité insuffisante pour satisfaire au minimum requis de 1,1* fois la teneur en 1*0 azote, même en un rapport de 1,3» ne permet qu'une amélioration 72 03419 7 2124370 très insignifiante sinon nulle' de la résistance au vieillissement de l'acier, cependant que des rapports de 1,ou davantage exercent un effet très sensible sur cette résistance. Le rapport minimal de l,*f est donc critique. A l'autre extrémité de l'inter-5 valle, des rapports supérieurs à la limite maximum de 2,5 ne nuisent cependant pas à la résistance au vieillissement de l'acier et donc permettent d'atteindre des propriétés de vieillissement comparables, même pour des rapports du bore à l'azote supérieurs à 2,5.' Néanmoins, la limite supérieure de 2,5 pour le rapport du 10 bore à l'azote a été choisie arbitrairement du fait que des quantités excessives de bore, à savoir de plus d'environ 2,5 fois la teneur en azote, lorsque celle-ci est dans l'intei^valle normal de 0,003 a. 0,005?», donnent des tôles d'acier très dures et exercent un effet défavorable sensible sur l'aptitude au façonnage des tôles. 15 D'autre part, si le rapport du bore à l'azote est maintenu dans l'intervalle davantage préféré de l,*f à 2,0, l'acier résultant a une ductilité égale ou supérieure à celle des aciers comparables connus. Lorsque l'acier a été dégazé jusqu'à une teneur en 0x7-20 gène inférieure à environ 150 ppm, la Demanderesse a constaté que le rapport minimal du bore à l'azote de 1,^ n'est plus applicable et, en fait, que des rapports de moins de IjV, à savoir d'environ 1,0 à 1,^-, sont également efficaces pour l'amélioration de la résistance au vieillissement. De plus, dans ces aciers déga-25 zés, des rapports du bore à l'azote de plus d'environ 1,U- sont nuisibles parce qu'ils augmentent de manière proportionnelle la dureté pour ces rapports supérieurs. Dans le cas d'aciers dégazés ou de tout acier ayant une teneur en oxygène de moins d'environ 150 ppm, le rapport pondéral du bore à l'azote doit être 30 d'environ 1,0 à lsb. Une teneur en bore inférieure à environ 1,0 fois la teneur en azote devient excessivement moins efficace pour favoriser la résistance au vieillissement, cependant que des teneurs en bore excédant environ l,ïf fois la teneur en azote diminuent en proportion la ductilité du produit. 35 L'acier en fusion pour le procédé de l'invention peut être obtenu à l'aide de l'un quelconque des fours d'aciérie, comme un four pour acier soufflé à l'oxygène, un four à sole ou un -four électrique. La constitution d'une piquée provenant d'un four pour acier soufflé à l'oxygène et convenant pour l'élaboration d'un M) acier conformément à l'invention est de manière générale la sui- 72 03419 8 2124370 vante : C Si Mn 0 S P 0,03 - 0,06% 0,1 - 0,25$ 600 - 900 ppm On peut appliquer la technique habituelle pcmr des aciers soufflés à l'oxygène envtacë l'élaboration d'acier à faible teneur en 10 carbone sans aucune modification. Cependant, il est fréquemment avantageux de modifier la technique courante pour acier soufflé à l'oxygène en introduisant dans le four du manganèse en quantité suffisante pour atteindre une teneur résiduelle en manganèse d'au moins 0,1$ dans la piquée. Il est essentiel que la teneur rési-15 duelle en manganèse dans la piquée soit d'au moins 0,10$ lorsque la teneur en soufre du fer admis au four est dans l'intervalle normal d'environ 0,025 à 0,050$ en vue de maintenir la teneur en soufre dans la piquée à une valeur acceptable n'excédant pas 0,02$. On atteint des teneurs résiduelles en manganèse de plus 20 de 0,1$ en ajoutant un minerai de manganèse à l'alimentation du * four ou en ajoutant du métal chaud (du fer provenant d'un h3Ut fourneau) contenant du manganèse en quantité suffisante pour porter la teneur résiduelle à au moins 0,10$. Il est préférable de recourir à un minerai de manganèse du fait que le métal chaud à 25 teneur élevée en manganèse contient d'habitude du phosphore en quantité telle que la quantité de phosphore dans la barre coulée en acier tombe au-dessus des limites acceptables. Le recours à un minerai de manganèse permet d'atteindre la teneur résiduelle voulue en manganèse dans la piquée sans que la teneur en phospho-30 re soit excessivement élevée. Il est possible de prendre un minerai de manganèse de haute qualité ou de qualité médiocre. La quantité de minerai ajoutée correspond à au moins environ 0,10$ en poids de manganèse,sur base du .poids total de l'alimentation du four. De manière générale, des quantités plus importantes sont néces-35 saires du fait que le manganèse est perdu pour beaucoup dans le laitier du four. a 1566 - 1650°C. Il convient d'éviter les températures supérieures à 1650°C du fait que ces températures élevées provoquent une . ko rapide détérioration du garnissage du four se traduisant par la La température dans le four est habituellement maintenue copi 72 03419 2124370 . présence en quantité excessive de laitier d'oxyde réfractaire dans la piquée. II.est impossible d'obtenir une piquée ayant la constitution voulue pour l'introduction dans un 3 lingotière pour coulée en 5 continu confornement aux procédés classiquas.La relation d'équilibre existant entre la teneur en carbone et la teneur en silicium aux températures habituelles des fours nécessite soit que la teneur en carbone soit supérieure à la valeur maximale acceptable de 0,08$, soit que la teneur en silicium soit inférieure à la valeur mini-10 maie de 0,03$. H est nécessaire de former une piquée présentant la teneur voulue en carbone (qui ne peut être abaissée de manière satisfaisante dans l'acier en fusion après coulée du four sans dégazage sous vide) et d'ajouter du silicium suivant les nécessités pour amener la teneur en silicium à la valeur voulue. Il est 15 également nécessaire-d'àjouter du manganèse pour porter la teneur à la valeur requise aux fins de l'invention. Le manganèse de l'a- . cier en fusion introduit dans la lingotière est ajouté pour beaucoup après la coulée de la piquée du fait qu'il est impossible d'amener, dans un four pour acier soufflé à l'oxygène,du manganèse en 20 quantité suffisante pour assurer la teneur voulue en raison des pertes excossivès de manganèse dans le laitier. Le manganèse peut être ajouté dans la poche sous forme de silicomanganèse, de ferromanganèse à teneur élevée ou à teneur moyenne en carbone ou de manganèse électrolytique. L'addition de 25 silicomanganèse permet également d'amener l'entièreté du silicium qui doit être ajouté pour que la teneur voulue en silicium de 0,03 à 0,08^ .soit atteinte dans l'acier en fusion. Habituellement, on ajoute environ 3 à 5 kg/tonne de silicomanganèse et environ 1 à 2 kg/tonne de ferromanganèse à teneur moyenne en carbo-30 ne pour amener le manganèse et le silicium en quantités nécessaires pour l'acier en fusion. Il est possible d'ajouter, en remplacement du ferromanganèse à teneur moyenne en carbone, soit du ferro-menganèse à teneur élevée en carbone, soit du manganèse électrolytique. Fréquemment, les quantités requises de ferromanganèse 35 à teneur élevée en carbone sont quelque peu inférieures à celles requises normalement dans le cas de ferromanganèse à teneur moyenne en carbone, ces quantités n'étant que d'environ 0,5 à 1 lcg/tonne dans la plupart des cas. Le silicomanganèse et le ferromanganèse sont le plus *f0 avantageusement ajoutés à l'acier en fusion durant le remplissage COPY 72 03419 10 2124370 de la poche par la piquée formée dans le four. On obtient les meilleurs résultats lorsqu'on ajoute le silicomanganèse et le ferromanganèse durant le remplissage du tiers intermédiaire de la poche. 5 Outre le manganèse et le silicium, il est souvent désira ble d'ajouter dans la poche de coulée de faibles quantités d'aluminium pour améliorer les propriétés des inclusions non métalliques de manière à réduire au minimum la remise en état des brames" coulées de manière continue formées suivant l'invention. A cette 10 fin, la Demanderesse a constaté que l'addition d'environ Os75 kg/tonne d'aluminium dans la poche simplifie les difficultés résultant des inclusions dans les brames solidifiées. L'addition de bore se fait de préférence après celle des autres additifs et le plus avantageusement après l'addition d'a-15 luminium, après dissolution de ce dernier, mais suffisamment tôt pour empêcher que le bore ne s'élève dans l'acier et ne vienne au contact du laitier et ainsi ne s'oxyde et ne perde de son efficacité. Le bore peut être utilisé sous toute forme pratique, comme du ferrobore, du borure de calcium et du silicomanganèse-bore, 20 entre autres. Si l'acier ne doit pas être dégazé,ni traité sous vide et donc que la teneur en oxygène en présence est normalement de plus de 150 ppm, comme expliqué plus haut, l'addition de bore doit être suffisante pour assurer un rapport pondéral du bore à l'azote de l3h à 2,5 et de préférence de l,*f à 2,0. D'autre part, 25 si l'acier doit être dégazé ou traité autrement sous vide de manière à ce que sa teneur en oxygène soit inférieure à 1^0 ppm, l'addition de bore doit alors être exécutée après le dégazage en quantité suffisante pour assurer un rapport du bore à l'azote d'environ 1,0 à 1,5+. 30 Après que la constitution de l'acier en fusion a été ajustée comme décrit ci-dessus, l'acier est versé à la partie supérieure d'une lingotière tubulaire à extrémités ouvertes pour la coulée en continu et refroidie par de l'eau. La solidification de l'acier débute dans la lingotière. On extrait une barre coulée com-35 portant une coque solidifiée entourant une âme de métal en fusion de la lingotière vers le bas en assurant la solidification totale par pulvérisation d'eau au moyen d'ajutages logés au-dessous de la lingotière de la manière habituelle. Lorsque la brame a été convenablement remise en état-i pour *K) le laminage à chaud, si une telle remise en.état est nécessaire, 72 03419 il 2124370 elle est chauffée jusqu'à une température de laminage à chaud de 11JO à 1260°C suivant les techniques classiques. Ensuite, la "brame est laminée à chaud de la manière habituelle avec une température de fin tombant évidemment dans l'intervalle des tempéra-5 tures austcnitiquesj à savoir supérieure à environ 8l6°C et de préférence de 8!f3 à 899 °C. Pour conférer la résistance au vieillissement caractéristique de l'invention, il est essentiel que la tôle laminée à chaud soit envidée à une température supérieure à 593°C et de préférence de 621 à 677°C. La justification de cette 10 limite n'est pas clairement établie,mais le produit final présente un fort abaissement de la résistance au vieillissement pour des températures d'envidage inférieures à environ 593°C. Après le laminage à chaud et l'envidage comme décrit ci-dessus, l'acier peut être décapé et laminé à froid suivant les 15 techniques classiques. Par exemple, l'acier peut être décapé à l'aide d'une solution d'acide chlorhydrique ou d'acide sulfurique, puis être aminci par laminage à froid à raison de JQ à 75%» Pour cet acier, un recuit en caisse classique avec bobine étroitement serrée pendant 20 heures à 677 - 691°C, comme il est typique pour 20 les tôles laminées à froid propres à l'étirage, est le plus satisfaisant. Cependant, la Demanderesse a découvert que le recuit de la tôle laminée à froid à des températures supérieures à environ 701f°C pendant de longues durées provoque l'absorption par l'acier d'une certaine quantité d'azote prélevé sur l'atmosphère de 25 recuit, habituellement sous forme de gaz HNX. Ceci exerce évidemment un effet nuisible sur la résistance au vieillissement de l'acier si l'azote est absorbé en quantité suffisante pour rompre l'équilibre préféré entre le bore et l'azote. Par conséquent, la tôle laminée à froid est de préférence recuite à des températures 30 inférieures à environ 70*f°C dans le cas d'une atmosphère. contenant de l'azote, par exemple sous forme de HNX. Après le recuit, la tôle laminée à froid est soumise à un laminage d'écrouissage suivant les techniques classiques. Les tôles laminées à froid en acier résultantes,obtenues 35 conformément à l'invention,ont des propriétés mécaniques égales ou supérieures à celles de tôles d'aciers connus résistant au vieillissement produites à partir d'acier coulé en lingots. Une caractéristique très importante est que ces meilleurs résultats sont obtenus de manière sensiblement plus reproductible qu'aupa-kO ravant. Plus spécifiquement, le vieillissement classique,- indi 72 03419 12 2124370 qué par le retour de l'allongement à la limite d'élasticité, peut être retardé de manière reproductible pendant au moins 120 jours. On peut facilement obtenir de manière reproductible des rapports de vieillissement par travail à .froid de 0 à 10%. De plus, la 5 résistance au vieillissement peut être portée au maximum pour donner un produit qui est virtuellement non sensible au vieillissement, c'est-à-dire dont le rapport de vieillissement par travail à froid est de 0 à environ 2,0$?, en prenant les températures de fini du laminage à chaud préférées de 8^3 £• 899°C et les tem-10 pératures d'envidage de 621 à 677°C. Le principal but de l'invention est de mettre au point lin acier résistant au vieillissement et propre à être coulé de manière continue, mais la Demanderesse a découvert en outre que la présente invention est également applicable à des aciers coulés 15 en lingots. Par conséquent, la présente invention offre l'avantage supplémentaire de procurer un acier résistant au vieillissement qui peut être produit soit par coulée en lingots, soit par coulée en continu. EXEMPLE.- 20 Pour illustrer un mode opératoire typique conforme à l'invention, on prépare trois piquées de 35 tonnes,suivant un procédé d'élaboration d'acier soufflé à l'oxygène, dont on ajuste la composition aux valeurs indiquées au tableau I. On ajoute le bore sous forme de ferrobore de manière à ce que la teneur en bore dans 25 la première piquée soit de 0,00^ (rapport bore/azote de 2,0), dans la seconde piquée de 0,008$ (rapport bore/azote de 2,5) et dans la troisième piquée de 0,006^ (rapport bore/azote de 1,5)« On coule alors ces trois piquées de manière continue en brames d'une épaisseur de 19,1 cm pour une largeur de 69,9 cm. 30 On soumet alors les brames à un laminage à froid et on recuit les tôles résultantes de la manière habituelle dans des installations classiques. On maintient une température de fin du laminage à chaud de 888 à 893°C et une température d'envidage de 627 à 6^-3°C. On détermine alors pour la partie antérieure, la partie 35 médiane et la partie postérieure des tôles les rapports du vieillissement par travail à froid et de déformation permanente. Pour la détermination du vieillissement par le travail à froid, -on soumet les tôles à une déformation sous une traction de 5^j a un vieillissement pendant heures à 100°C, puis à une nouvelle if0 déformation. On. calcule alors l'augmentation,en $,de l'effort de 72 03419 13 2124370 traction résultant du vieillissement par le travail à froid (indice de vieillissement par travail à froid). Pour déterminer le rapport de déformation permanente on mesure soigneusement des cprouvettes, formées à partir des tôles, avant et après la déforma-5 tion sous traction pour une charge maximale. On calcule alors le rapport de déformation permanente dans le sens longitudinal, R^, à savoir le rapport de la déformation vraie en largeur sur la déformation vraie en épaisseur,de la manière habituelle. Le tableau I ci-après indique les résultats des essais,ainsi que les constitu-10 tions des piquées. De plus, on prépare de même 18 piquées exemptes de bore qu'on traite et qu'on essaie également, les résultats étant ceux figurant au bas du tableau I. L'amélioration de l'indice de vieillissement par travail à froid que permet l'invention est apparente. 15 TABLEAU I Constitution, propriétés de vieillissement par travail à froid et valeurs de R pour trois piquées traitées conformément à l'invention en comparaison de résul- tats typiques pour 18 piquées conformes à la technique antérieure Piquée Examen à la partie Constitution, % Mn Si Al. Al b) B N 1A 1B 2A 2B 3A 3B 18 piquées antérieure médiane postérieure antérieure médiane postérieure antérieure médiane postérieure antérieure médiane postérieure antérieure médiane postérieure antérieure médiane postérieure 0,0l+6 0,01*2 0,01+6 0,01+9 0,0^+6 0,0^+6 Piquées traitées par le bore 0,3^ 0,35 0,38 0,38 0,^5 o,*+5 0,0i+8 0,051+ 0,01+1+ 0,01+5 0,01+0 0,01+0 0,005 0,007 0,007 0,006 0,007 0,006 0,011 0,009 0,016 0,010 0,008 0,007 0,001+2 0,0039 0,0039 0,001+2 0,001+1 0,0039 0,0081+ 0,0075 0,0083 0,0080 0,0070 0,0076 0,0060 0,0062 0,0061+ 0,0060 0,002 0,002 0,002 0,002 0,003 0,002 0,002 0,003 0,003 0,001 0,003 0,001 0,00i+ 0,001+ 0,001+ 0,001+ Indice de vieillissement par travail à froid 1),$ Rapport de déformation perman^te Piquées non traitées par le bore (valeurs typiques) 0.0^0 0,01+6 0.^6 0,1+7 0«026 0,052 2) 0,00^ 0,009 néant 2) 0,8 1,2 1,2 0,0 1,8 8,0 0,5 2.8 0,5 l+,0 0,0 1}! 0,6 1.9 17 1,09 1,09 1,11+ 1,11+ 1.11 1,22 1,01+ 0,98 1,03 1,00 1,08 1,06 1,13 1.12 1,10 VJ rv> o VjJ VO KJ K) 4=3. O 15 72 03419 2124370 Dans le tableau I : = résultats des essais sur des éprouvettes orientées dans la direction de laminage, = non déterminé, 5 = aluminium soluble, If") ' - aluminium au total. Il ressort clairement du tableau I ci-dessus que les piquées contenant du bore ont une résistance au vieillissement sensiblement améliorée, certaines d'entre elles présentant une amélio-10 ration tellement importante qu'elles peuvent être considérées comme ne subissant virtuellement pas de vieillissement. Il ressort donc également du tableau I que le procédé de l'invention n'exerce sensiblement aucun effet nuisible sur l'aptitude au façonnage des aciers,comme le montre le rapport de la déformation perma-15 nente R^. Le tableau II ci-après illustre également que les aciers spéciaux contenant du bore,coulés de manière continue et traités convenablement, ne sont pas sensibles au vièillissement par travail à froid (et présentent des indices de vieillissement de 0 à 8$ comme 20 le montre le tableau I) et ne fait ressortir aucune variation de propriétés en traction pour deux des trois premiers aciers essayés peu après un laminage d'écrouissage et après entreposage pendant environ 2 ans et 6 mois à la température ambiante. Il ressort de ces résultats qu'aucune des propriétés ne subit de modification défa-25 vorable et que la limite d'élasticité ne se modifie pas en conséquence d'un vieillissement par travail à froid. 72 03419 16 2124370 TABLEAU II Effet du vieillissement a la température ambiante sur les propriétés mécaniques de tôles laminées avec écrouissage produites à partir d'aciers coulés de manière continue et traités au "bore 10 15 20 * avec line déformation permanente de 0,2$. Dans un autre essai, on prépare encore 8 piquées d'acier 25 soufflé à l'oxygène non soumises à un traitement par le vide en appliquant d'autres techniques de désoxydation. On ajoute du bore à ces piquées sous forme de ferrobore ou de borure de calcium dans des quantités tombant dans les limites de l'invention et hors de ces limites. On coule les 8 piquées de manière continue,puis on 30 les traite et on les essaie comme décrit pour les trois premières piquées. Les. résultats des essais sont donnés au tableau III ci-après. Piquée Limite apparente d'élasticité en kg/cm2 Résistance en traction, p en kg/cm Allongement d'une éprou-vette de 5,1 cm, en % Allongement à la limite d'élasticité en % Résulta 1A 1B 3A 3B ts d'essais me 1715 I687 19.M) 1785 nés initiale avec écroui 3135 3121 3360 323^ ment peu aprèi ssage 1+1,0 IfOjO 38,5 IfOjO 3 le laminage 0 0 0 0 Résulta 1A 1B 3A 3B ts d'essais me ' 1639 1603 1926 1813 nés 2 ans et initiaux ci 3065 30^ 3318 3262 6 mois après -dessus *+2,5 1+2,0 1+0,2 1+0,0 les essais 0 0 0 0 TABLEAU III ^ Aciers coulés de manière continue et contenant du bore obtenus dans une installation industrielle — 0 LM K^ kO Piquée Agent de désoxydation * Constitution **9 % Rapport Indice de n° B N B/N vieillissement, % Premières t jiquées 1 2,8*1$ SiMn,0,62? Al, 0,*+8 FeB 0,0039/0,00^1 0,002/0,003 l,Vi,9 0,0/8,0 2 2,66 SiMn,0,665 FeMn,0,635 Al, 0,98 FeB 0,0070/0,0075 0,002/0,003 2,V3,8 0,5/2,8 3 2,87 SiMn,1,905 FeMn,0,63 Al,0,735 FeB 0,0060/0,0064- 0,004- 1,5/1,6 0,5/1,9 Autresjiquées b 3,21 SiMn, 0,68 FeMn, 0,75 Al,0,185 CaB 0,0015/0,001^ 0,003 0,5 16,2 5 . If,l6 SiMn, 1,01 FeMn, 0,77 Al, 0,004-2 0,006 0,7 15,0 6 lf^55 SiMn, 0,78^FeMn, 0,79 Al, 0,235 CaB 0,0027 0,004- 0,7 14, 1 7 >f,23 SiMn, 0,785 Al, 0,90 FeB (135g B) 0,0053 0,005 1,0 9,8 8 3,53 SiMn, 0,39 FeMn, 0,80 Al, , 0,81 FeB '(13$ B) 0,0050/0,0065 0,002/0,003 1,6/2,7 0,4-/8,8 9 lf,02 SiMn, 0,27 FeMn, 0.82 Al, 0,27 FeB (18$ B), 0,12 CaB 0,0031 0,00lf 0,8 20,>f 10 0,6 FeMn, 3,3 SiMn, 0,9 Al, 0,65 FeB 0,0051 0,002 2,5 CM O l—1 11 Mn, 0,6 FeSi, 0,9 Al, 0,75 FeB 0,0056 0,002 2,8 2,2 ^ = les additions sont données en kg/tonne +++ " analyse de vérification faite sur les tôles - addition de bore non déterminée H ^3 K> hO -ta» OU -«4 O 72 03419 2124370 Le tableau IV ci-après illustre les résultats d'une étude du vieillissement à la température ambiante,exécutée sur la piquée n° 7 présentant un indice de vieillissement de 9,8 et confirme que le vieillissement de l'acier est effectivement'tetardé"du fait 5 que, après 120 jours, on ne peut mettre en évidence aucun retour de l'allongement à la limite élastique et que, après 180 jours, l'allongement à la limite élastique n'est que de 0,355?, alors que,pour un acier effervescent classique,la valeur est d'environ 2,0% après 180 jours. TABLEAU IV Effet du vieillissement à la température ambiante sur les propriétés mécaniques d'xin acier dont le vieillissement est "retardé" et qui a été traité par le bore Délai à partir du laminage d'écrouissage, en jours Limite apparente d'élasticité;, en kg/cnn Résistance en traction , en kg/cm2 Allongement à la limite élastique, en jo Allongement uniforme, .en % Dureté R-30-T 0 1898 3164- 0,0 25,1 4-4-, 7 120 I863 314-2 0,0 25,5 ^,2 180 1905 3lte 0,3? 25,4- 4-4-, 8 20 72 03419 ■ 2124370 Le tableau V ci-après"illustre l'effet de variations du rapport du bore à l'azote sur des aciers dégazés. Le tableau V se rapporte à 7 bobines,préparées à partir de deux piquées industrielles de 300 tonnes qui ont été dégazées jusqu'à une teneur en oxy-5 gène inférieure à 150 ppm, les bobines résultantes présentant divers rapports du bore à l'azote. Comme l'indique le tableau, des rapports du bore à l'azote inférieurs à 1,4- et atteignant environ 1,0 ne nuisent pas à la résistance au vieillissement lorsque l'acier est dégazé jusqu'à une teneur en oxygène inférieure à 150 ppm. 10 On obtient la meilleure résistance au vieillissement pour des rapports d'environ 1,0 à 1,70, cependant la ductilité est la meilleure (mais ceci n'est pas illustré au tableau) pour des rapports du bore à l'azote d'environ 1,0 à 1,4-. TABLEAU V 15" Constitution et propriétés de vieillissement par travail à froid de tôles laminées à froid produites à partir d'aciers contenant du bore dégazés jusqu'à une teneur en oxygène inférieure à 150 ppm Piquée Bobine Constitution, % Rapport B/N Indice de vieillissement, % 20 B N 12 A 0,0056 0,006 0,9^ 5,1 B 0,0060 0,008 0,75 5,2 C 0,0058 0,006 0,97 1,3 25 D 0,0060 0,005 1.20 2,8 1- loyenne 0,97 3,6 13 . A 0,0052 0,003 1,70 0,0 B o,oo4-5 0,003 1,50 0,3 C 0,0050 0,005 0 0 H 0,2 30 Moyenne 1 1A 0,25 Le tableau VI ci-après indique l'effet critique de l'envi-dage à une température supérieure à 593°C. Pour cette étude, on examine trois paires de bobines. Les bobines de chaque paire sont 35 identiques du point de vue de la constitution qui tombe dans les limites préférées suivant l'invention et sont traitées de la même manière si ce n'est que les températures de fin. de laminage et d.'en vidage varient comme l'indique le tableau. Pour des raisons indéterminées, les bobines envidées à.des températures inférieures .40 à-593°C. ont une qualité bien inférieure à celle des bobines envi- 2124370 72 03419 dées à des températures supérieures à 593 °C. TABLEAU VT Effet des conditions du laminage à chaud sur les propriétés de vieillissement par travail à froid - Piquée Température de fin , en °C Température d'anvidage, en °C Indice de vieillissement par travail à froid, en % 10 1 887,8 / 893,3 * 626,7 / 6*f3,3 2,1 1 8^3,3 / 871,1 ** 565,6 / 593,3 18, if 3 •887,8 / 893,3 * 626,7 / 61*3,3 1A 3 8^3,3 / 871,1 ** 565,6 / 593,3 15,5 ' IV 871,1** 6W,9 0,0 15 lb 8^3,3** 510 13,2 20 * *+ au sortir de la dernière emprise à l'admission à la dernière emprise, la température de fin réelle étant estimée être inférieure de 27s8°C âe la température indiquée ci-dessus. D'autres essais ,réalisés avec des piquées industrielles de 200 tonnes traitées sous vide et traitées de la manière habi-25 tuelle,confirment le caractère critique du rapport du bore à l'azote et des températures d'envidage' comme indiqué plus haut. .COPY 22 72 03419 2124370 REVENDICATIONS 1.- Acier propre à être transformé en produits laminés plats et minces présentant une meilleure résistance au vieillissement qui comprend 0,01 à 0,08$ de carbone, 0,20 à 0,60$ de manga- 5 nèse, 0,03 à 0,08$ de silicium, jusqu'à 0,015$ d'aluminium ainsi que d'autres impuretés classiques, y compris de l'azote et de l'oxygène, caractérisé en ce qu'il comprend moins d'environ 0,01$ de bore, ce dernier étant cependant présent en quantité suffisante pour assurer un rapport du bore à l'azote de 1,^ à 2,5 lorsque la 10 teneur en oxygène excède environ 150 ppm et un rapport de 1,0 à 2,5 lorsque la teneur en oxygène est inférieure à environ 150 ppm, l'acier consistant pour le reste en fer. 2.- Acier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport du bore à l'azote est de l,if à 2,0 lorsque la teneur 15 en oxygène excède environ 150 ppm. 3.- Acier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport du bore à l'azote est de 1,0 à l,*f lorsque la teneur en oxygène est inférieure à environ 150 ppm. if.- Procédé pour fabriquer des produits laminés minces et 20 plats en acier résistant en substance au vieillissement, suivant lequel on forme un acier en fusion comprenant 0,01 à 0,08$ de carbone, 0,20 à 0,60$ de manganèse, 0,03 àO,08$ de silicium, 0,00^- à 0,015$ d'aluminium et, pour le reste, du fer et d'autres impuretés habituelles en aciérie, notamment de l'oxygène et de l'a-25 zote, caractérisé en ce qu'on ajoute à l'acier du bore en quantité suffisante pour assurer un rapport du bore à l'azote de l,if à 2,0 lorsque la teneur en oxygène excède 150 ppm et un rapport de 1,0 à l,if lorsque la teneur en oxygène est inférieure à 150 ppm, on coule et on façonne l'acier en une brame convenant pour le laminage à 30 chaud, on réchauffe et on lamine à chaud la brame en une tôle laminée à chaud, puis on envide la tôle laminée à chaud à une température supérieure à 593 °C et enfin on décape, on lamine à froid et on recuit la tôle laminée à chaud suivant les techniques classiques. 35 5«- Procédé suivant la revendication if, caractérisé en ce que l'acier est coulé de manière continue pour la formation de la brame. 6.-Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on exécute le laminage à chaud de manière que la . ifO température de fin du laminage à chaud soit de 843 à 899°C et 72 03419 23 2124370 l'envidage à une température de 621 à 677°C. 7»- Procédé suivant l'une quelconque des revendications if à 6, caractérisé en ce qu'on recuit l'acier,après le laminage froid,à une température inférieure à 7Cif0C.