Brevet FR2370794A1 — publié le 19780609

La présente invention concerne un procédé de fabrication de bandes d'acier inoxydable ferritique lamines à froid et prd- sentant une dureté superficielle faible convenant pour l'estampage de pièces de monnaie. Plus particulièrement,pour des opérations de frappe de monnaie, il est néoessaire d'utiliser un acier inoxydable ayant les propriétés suivantes: 0,03% de carbone au maximum -+ 0,064 mm de tolérance d'épaisseur sur 95% de la matière -dureté Rookwell B de 75 au maximum ou dureté Vickers de 140 au maximum pour une charge de 10 kg (pointe en losange) -bonne qualité de surface avec un minimum de défauts et une rugosité maximale de 4,06 x 10-4 mm. Un procédé classique de fabrication d'aciers inoxydables ferritiques non trempants consiste à effectuer la fusion de l'acier dans un four électrique ou un autre four approprié, à le couler en lingots ou en coulée continue, à le meuler et à le laminer à chaud Jusqu'à une épaisseur intermédiaire de 3,05 mm par exemple. Ces phases sont communes à tous les procédés classiques. Ensuite, on a mis au point plusieurs procédés différents. Dans ce qu'on appelle le procédé de "finition mate",la matière laminée à chaud est soumise à une projection ou à une abrasion de façon à enlever jusqu'à 0,05 à 0,07 mm d'épaisseur, puis on effectue un décapage dans une solution acide,un laminage à froid dans un laminoir tandem jusqu'à une épaisseur finale qui peut varier entre 1,27 et 1,52mm, un recuit à l'air à une température d'environ 8450C et un décapage dans une solution d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique. De l'acier inoxydable ferritique traité de la manière décrite ci-dessus présente une rugosité superficielle dépassant la valeur maximale désirée de 4,06 x 10 4 mm en vue de la frappe de monnaie. Dans une tentative d'amélioration de la rugosité superficielle,on a soumis une bande d'acier inoxydable ferritique laminée à froid et traitée de la manière indiquée ci-dessus à un laminage d'bcrouissage ou à une passe superticielle de réduction de 0,5% d'épaisseur puis on a contrôlé cette bande. On a trouvé que,bien que le fini superficiel soit-amdlioré,la dureté était trop élevée et non uniforme et se traduisait par une usure excessive des matrices et une rupture pendant l'estampage ou la frappe des pièces de monnaie. Le procédé de "finition brillante" (ou finition nRollbrite")fait intervenir des phases d'abrasion par projection ou autre de la matière laminée à chaud de façon à enlever jusqu'à 0,05 à 0,07 mm d'épaisseur, un décapage à l'acide, un planage par passage dans une machine de flexion et de tension,un meulage en bobine, un laminage à froid dans un laminoir Sendzimir jusqu'à une épais- seur finale qui peut varier entre 1,27 et 1,52 mm et un recuit dans une atmosphère d'hydrogène essentiellement pure à une temp6- rature d'environ 8450C. ce traitement a permis d'obtenir un état de surface supérieur et une dureté superficielle satisraisante pour des opéra- tions de frappe de monnaie. Cependant, les phases de planage, de meulage en bobine et de laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale dans un laminoir Sendimir rendent le procédé excessivement coûteux. L'invention a donc pour but de fournir un procédé de fabrication d'une bande d'acier inoxydable ferritique laminée à froid présentant une dureté superficielle convenant pour la frappe de pièces de monnaie et un bon état de surface à un prix de revient compétitif avec ceux des procédés de traitements connus les moins coüteux. Selon l'invention, le procédé pour produire une bande d'acier inoxydable ferritique laminée à froid et à faible teneur en carbone qui présente une dureté superficielle et un fini appropriés à un estampage sous forme de pièces de monnaie, comprend une opération de coulée d'acier inoxydable ferritique non trempant contenant,en pourcentage en poids, 0,03% de carbone au maximum, 0,50% de manganèse au maximum,0,040% de phosphore au maximum, 0,020g de soufre au maximum, 1,0% de silicium au maximum, 12% à 18% de chrome, 0,50% de nickel au maximum, de 0,1 à 0,3% d'aluminium et le complément de fer, excepté les impuretés accidentelles,une opération de laminage à chaud du métal coulé jusqu'à une épaisseur intermédiaire,une opération de recuit sous enceinte fermée de l'acier laminé à chaud à une température comprise entre 815 et 845 C pendant au moins 4 heures dans une atmosphère non oxydante,une opération d'abrasion pour enlever de 0,05 à 0,07 mm d'épaisseur,une opération de décapage dans une solution d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique, une opération de laminage à froid jusqu a une épaisseur finale de 1,27 à 1,52 mm et une opération de recuit continu de la bande laminée à froid à une température comprise entre 845 et 9000C dans une atmosphère d'hydrogène. Pour obtenir une bonne résistance à la corrosion, il est préférable de décaper la bande laminée à froid et recuite dans une solution aqueuse contenant de 4 à 10% en poids d'acide nitrique et de 1 à 2% en poids d'acide fluorhydrique. On a trouvé qu'en modifiant les aciers inoxydables ferritiques non trempants classiques par limitation de la teneur en carbone à un maximum de 0,03% au lieu du maximum classique compris entre 0,08 et 0,15% et en combinant cette propriété avec un recuit de l'acier laminé à chaud à une température et pendant un temps suffisa pour recristalliser l'acier, on obtenait une dureté superficielle qui n'excédait pas 75 Rockwell B Qt qui avait une uniformité satisfaisante pour permettre des opérations de frappe de monnaie ans usure excessive et sans rupture des outillages. On a également trouvé qu'un laminage à froid suivi par un recuit dans une atmosphère d'hydrogène permettait d'obtenir un fini superfi- ciel acceptable sans avoir à prévoir un laminage d'éorouissage ou une passe superficielle. Le recuit final après le laminage à froid dans une atmosphère d'hydrogène est une opération continue de recuit dont la durée est comprise entre 2 et 3 minutes. Le laminage à froid peut ëtre effectué soit dans un laminoir Sendzimir soit dans un laminoir tandem, le premier étant préféré pour l'amélioration du fini superficiel et du contrôle de l'épaisseur. Cependant, on peut obtenir de plus hautes cadences de production avec un laminoir tandem. Dans certaines conditions,un laminage à froid effectué dans un laminoir tandem et suivi par un recuit dans une atmosphè- re d'hydrogène peut donner une surface présentant un grand nombre de petits oreux qui ont l'apparence de petits points sombres. On a constaté qu'une telle matière est sujette à une forte rouille sous une pulvérisation saline dans un environnement à forte humi- dit. On estime que ces petits creux sont constitués par des zones appauvries en chrome qui sont associées à la formation de calamine à base d'oxyde pendant le laminage à chaud et qui ne sont pas complètement enlevées dans l'opération de décapage qui suit le laminage à chaud. Lorsque cette condition est observée dans la bande laminée à froid, il faut effectuer une phase de décapage après le recuit final pour ramener la résistance à la corrosion à une valeur correspondant à celle des aciers inoxydables ferritiques . Le décapage est effectué dans une solution aqueuse conte- nant de 4 à 10% en poids d'acide nitrique et de 1 à 2% en poids d'acide fluorhydrique et en opérant à une température comprise entre 55 et 650C, et de préférence 60 C. Les autres opérations de décapage précédemment déorites sont de préférence également effectuées dans les mêmes conditions. D'une façon générale, l'enlèvement de la calamine provenant du laminage à chaud est suffisant pour éviter une formation ultérieure des points noirs dans le métal laminé à chaud et recuit lorsque ce métal est soumis à une abrasion, par exemple par projection de grenaille ou d'un matériau similaire, suiviepar un décapage à l'acide, ce qui permet d'enlever jusqu'à 0,07 mm de l'épaisseur de l'acier laminé à chaud. Une composition préférés d'acier contient, en pourcentage en poids, 0,025% de carbone au maximum, 0-,50% de manganèse au maximum, 0,030% de phosphore au maximum, 0,020% de soufre au maxi muni, 0,40 à 0,75% de silicium, 12 à 13% de chrome, 0,25% de nickel au maxinum, 0,15 à 0,25% d'aluminium et le complément de fer, excepté des impuretés accidentelles. La température préférée de recuit en enceinte fermée pour l'acier laminé à chaud est de 843 C, tandis que la température préférée pour le recuit continu de la bande laminée à froid est de 885 C. On a trouvé que la bande d'acier inoxydable ferritique ayant la composition préférée indiquée ci-dessus et qui a dtd traitée conformément au procédé selon l'invention satisfaisait aux conditions suivantes : tolérance d'épaisseur de # 0,64 mm pour 955 de la matière, dureté superficielle ne dépassant par 75 Rockwell B, peu de défauts de surface et rugosité maximale de 4,06 x 10-4 mm. Le laminoir tandem qui peut être utilisé pour le laminage à froid dans le procédé de l'invention comprend plusieurs cages en séries de laminoirs d ou quarto, ce qui permet d'obtenir une réduction à froid jusqu'à des épaisseurs finales de 1,27 à 1,52mm en une seule passe. Dans un laminoir Sendzimir ou Z,chaque cylindre de travail est épaulé sur toute a longueur par deux premiers cylindres intermédiaires qui sont eux-mêmes épaulés par trois seconds cylindres intermédiaires (dont les cylindres extérieurs sont entraïnés)qui transmettent les forces de séparation des cylindres à un bSti en acier moulé rigide et monobloc par l'intermédiaire d'ensembles d'appui. Les cylindres de travail sont entraïnés par les quatre cylindres menés par contact avec frottement avec les premiers cylindres intermédiaires.Des cylindres extérieurs segmentés sont prévus et sont constitués en fait par des rangées de paliers montées sur des arbres communs exerçant une action de soutien semblable à celle de roulettes et permettant l'appli- cation d'une pression analogue à celle d'une vis de pression par rotationéxoentrique de l'arbre correspondant. Un tel laminoir est capable de produire une surface très lisse dans des toléran- ces d'épaisseur serrées. I1 est évident qu'il est souhaitable d'utiliser pour la frappe de monnaie de l'acier inoxydable ferritique,car la valeur intrinsèque du métal peut être maintenue à une valeur inférieure à la valeur indiquée sur les pièces de monnaie,ce qui élimine la tendance qu'a le public dans certains endroits à fondre les plè- ces de monnaie ou à les thésauriser. Puisque la bande laminée à froid produite par le procédé selon l'invention peut avoir des largeurs jusqu'à environ 1,5 mbtre, une phase finale facultative du procédé consiste à redécouper la bande en largeurs commodes pour la frappe des pièces de monnaie (par exemple de 15 à 30 cm ) avant l'expédition. -REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une bande d'acier inoxydable ferritique laminée à froid et à faible taux de carbone présentant une dureté superficielle et un état de surface convenant pour la frappe de pièces de monnaie, caractérisé en ce qu'on effectue la coulée d'un acier inoxydable ferritique non trempant contenant, en pourcentage en poids, 0,03% de carbone au maximum,0,50% de manganèse au maximum, 0,040% de phosphore au maximum, 0,020% de soufre au maximum, 1,0 de silicium au maximum, de 12 à 18% de chrome, 0,50% de nickel au maximum, de 8,1 à 0,3% d'aluminium et le complément de fer excepté les impuretés accidentelles, en ce qu'on lamine à chaud le métal coulé Jusqu'S une épaisseur intermé- diaire, en ce qu'on recuit sous enceinte fermée l'acier laminé à chaud à une température comprise entre 815 et 845 C et pendant une période d'au moins quatre heures dans une atmosphère non oxydante, en ce qu'on effectue l'abrasion du métal de façon à enlever jus- qu'à 0,07 mm d'épaisseur, en ce qu'on le décape dans une solution d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique, en ce qu'on le lamine à froid jusqu'à une épaisseur finale de 1,27 à 1,52 mm et en ce qu'on recuit de façon continue la bande laminée à froid à une température comprise entre 845 et 9000C dans une atmosphère d'hydrogène 2. Procédé selon la revendication l'caractérisé en ce qu'on effectue un décapage de la bande laminée à froid et recuite dans une solution aqueuse contenant,en pourcentage en poids, entre 4 et 10% d'acide nitrique et entre 1 et 2% d'acide fluorhydrique. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit acier contient, en pourcentage en poids, 0,025% de carbone au maximum, 0,50% de manganèse au maximum, 0,030% de phosphore au maximum, 0,020% de soufre au maximum, 0,40 à 0,75 de silicium, 12 à 13% de chrome, 0,25 % de nickel au maximum, 0,15 à 0,25 % d'aluminium et le complément de fer,excepté des impuretés accidentelles. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le laminage à froid est effectué dans un laminoir à froid Sendzimir. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que la dureté superficielle de la bande laminée à froid et recuite n excède pas 75 Rockwell B et en ce que la surface a une rugosité maximale de 4,06 x 10-4 mm