Brevet FR2272187A1 — publié le 19751219

L'invention concerne un procédé de fabrication de tôles dtacier destinée à la production de shunts magnétiques. Dans certains appareils élctriques de mesures comme, par exemple, dans les compteurs d'électricité on fait usage de shunts magnetiques que l'on fabrique par découpage ou estampage de tales, Les tacles prévues pour cet usage doivent avoir des propriétés magnétiques bien définies:pour de faibles valeurs du champ magnétisant leur perméabilité magnétique doit être relativement importante, et elle doit augmenter en même temps que le champ magnétisant jusqu'à une limite quelle ne doit pas dépasser pour des champs magnétiques importants; ainsi, par exemple, si es champs magnétiques sont infarieurs à 40 A/m la pe perméabilité doit avoir une valeur d'au moins 600 à 1100 alors que si les champs magnétiques sont de 70 A/m à 150 A/m la perméabilité ne doit pas dépasser 4500. Afin d'agir sur la erméabilité des aciers, il est déjà connu d'incorporer à ceux-ci un certain pourcentage de silicium. Ainsi2 par exemple, un acier co tenant 1% de Si pour une teneur en C inférieure à 0,005% et ayant une structure micrographique définie par une taille de grains moyenne de 5,5 selon l'échelle ASTM, possède une perméabilité magnétique de 600 à 1100 pour des champs magnétisants inférieurs à 40 2m; mais pour un tel acier, la perméabilité qui augmente en même temps que le champ, atteint des valeurs maximum trop élevées car, tour des champs magnétiques allant e 70 à 150 A/m, la perméabilité devient supérieure à 5000, ce qui ne convient pas pour la fabrication de shunts magnétiques. On sait aussi que si un acier possède une teneur en carbone plus forte et comprise entre 0,020% et 0,100%, une teneur en Si de 1% et une structure micrographique fine c'est-à-dire une taille de grain ferritique moyenne de 7,5 selon l'échelle ASTM, il ne présente pas de perméabilité magnétique trop élevée pour des champs magnétisants de 70 à 150 A/m car, dans ce domaine i variation du champ, sa perméabilité peut aller de 3000 à 3500; mais, cependant, un tel acier ne peut être satisfaisant pour la fabrication de shunts magnétiques car il possède une perméabilité trop faible et inférieure à 600 quand le champ magnétique est inférieur à 40 A/m. Le problème à la base de l'invention est de fournir une tôle d'cier au silicium possédant une perméabilité magnétique convenable pour des champs magnétiques faibles aussi bien que pour des champs magnétisants élevés et qui donc est patticulièrt cent bien adaptée à la fabrication de shunts magnétiques. Une solution à ce problème est obtenue suivant l'invention, par un procédé de production de tôles acier fabriquées à partir d'un acier effervescent contenant de 0,020% à 0,070% de carbone, de 0,100% à o,600% de manganèse, le reste, à l'exception du silicium, étant du fer et les impuretés habituelles, dans lequel la tole d1acier est laminée à chaud, décapée à l'acide une première fois, laminée à froid sur rduire son épaisseur, recuite une première fois puis à nouveau laminée à froid pour effectuer une rduction de 0,5 à à 5% et finalement recuite une seconde fois, caractérisé en ce que la tôle fabriquée en acier non calmé contient de 0,8% à 2% de Si et est soumise à deux recuits successifs non décarburants ce qui permet de conférer à la tôle une structure micrographique hétérogène selon son épaisseur, comprenant une bande centrale à Trains fins prise en sandwich entre deux zones latérales à gros grains situées en peau. L'exécution de deux recuits successifs non décarburants sur un acier efoervescent ayant une teneur en silicium de 0,8 à 2% et dont la teneur en carbone est de 0,020% à 0,070% offre l'avantage de permettre le grossissement du grain uniquement en surface alors que dans le coeur de la bande, les grains restent fins ce qui constitue une structure micrographique éminemment favorable à l'obtention des propriétés recherchées. Le procédé de fabrication selon l'invention est mis en oeuvre de façon simple. Un acier contenant de 0,020 à 0,070% de carbone, 0,100 à 0,600% de manganèse, 0, à 2% de silicium, le reste étant du fer et des impuretés habituelles, est élaboré de façon connue cuis coulé et laminé à chaud pour doner une bande d'une épaisseur dOterminée. Cette bande de tôle obtenue ar 1 mi nage à chaud est ensuite décapée à l'acide puis laminée à froid et mise en @obine à spires expansées. Après ce laminage, on procède à un premier recuit non décarburant c'est-à-dire que la bobine est introduite dans un four de recuit dont l'atmosphère est neutre et constituée d'azote ou d'hydrogène et portée à une température comprise entre 650 C et 850 C pendant une durée qui ne dépasse pas 25 heures; ce recuit provoque en surface la coalescence du zar- bone et produit près des faces une structure à grains moyens. La bobine de tôle recuite et refroidie est alors déroulée et soumise à un laminage à froid ou skin-pass qui provoque un allongement de la tôle compris entre ,5 et 5% et un écrouissage superficiel et amène la tôle d'acier à l'épaisseur finale désirée. Après ce second laminage à froid, la tôle est enroulée en bobine à spires expansées et soumise à un second recuit non décarburant; pour ce faire, elle est introduite dans un four ayant une atmosphère neutre, formée d'azote ou d'hydrogène et elle est portée à une température pouvant aller l'environ 650 C à environ 900 C pendant une durée qui peut être comprise entre 20 minutes et 20 heures. A la guite de ce second recuit décarburant il se produit un grossissement additionnel des grains voisins des deux faces de la tôle alors que les grains situés à l'intérieur sont restée fins.Le traitement prévu exécuté sur une tôle en acier non calmé contenant de 0,8 à 2% de silicium fournit une tôle ayant une structure micrographique hétérogène; les examens micrographiques de l'épaisseur de la tôle ont fait apparaître qu'il existe au centre une bande de grains fine dont les diamètres sont compris entre 50 et 100 microns, et de chaque côté une zone superficielle à gros grains dont les diamètres sont compris entre 200 et 400 microns; autrement dit, une zone à grains fins est prise en sandwich entre deux zones à gros grains. Des essais éxécutés sur des shunts réalisés à partir d'une tôle au silicium ayant cette structure ont permis d'atteindre une perméabilité supérieure à 600 pour un champ magnétisant inférieur à 40 A/m grâce aux gros grains situés à la surface tandis que la perméabilité reste limitées à 4500 quand le champ magnétisant dépasse 70 A/m. Les shunts ainsi obtenus possèdent donc les propriétés recherchées. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de tôles d'acier destinées à la production ce shunts magnétiques ayant une perméabilité Magnétique d'une valeur supérieure à 600 pour un champ magnétique d'environ 40 A/m et une perméabilité inférieure à 4500 pour un champ magnétique de 70 A/m à 150 A/m et qui sont obtenues à partir d'un acier efervescent contenant 0,020% à 0,0070% de carbone, de 0,100% à 0,600% de manganèse, le reste à l'exception du silicium étant du fer et les impuretés habituelles, dans lequel la tôle d'acier est laminée à chaud, décapée à l'acide une première fois, laminée à froid recuite une première fois, à nouveau laminée à froid pour effectuer une réduction de 0,5 à 5% et finalement recuite une seconde fois, c a r a c t é r i s é en ce que la tôle fabrique en acier non calme contient de 0, à 2% de Si et est soumise à deux recuits successifs non décarburants ce qui permet de conférer à la tôle une structure micrographique hétérogène selon son épaisseur, comprenant une bande centrale à grains fins prise en sandwich entre deux zones latérales à gros grains situées en peau. 2. Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que le premier recuit non décarburant est exécuté à une température omprise entre 6500C et 8500C pendant une durée inférieure à 25 heures et le second recuit non décarburant est exécuté à une température comprise enre 650 C et 900 C endant une durée comprise entre 20 minutes et 20 heures.