Brevet FR2384571A1 — publié le 19781020

La présente invention se rapporte A un procédé perfectionné pour préparer des matériaux métalliques doublés dans lesquels la liaison interlaminaire est d'excellente qualité et possede une forte résistance à la rupture. L'invention sera décrite plus en détail ci-après en référence A des matériaux métalliques doublés qui consistent principalement en acier, mais elle est applicable d'une manière générale A la préparation d'autres matériaux métalliques ordinaires doublés. Jusqu'B maintenant, la tôle d'acier doublée était préparée par un procédé consistant A partir d'au moins deux largets (ou brames) qu'on soumettait à un traitement de -nettoyage superficiel, A un laminage en superposition et A une soudure A la périphérie du plan de laminage ; après soudure, on lamine A chaud. Ce procédé comporte un nombre considérable de stades opératoires impliquant des frais de production très élevés. En outre, les investissements nécessaires pour automatiser la production sont eux-mêmes très motteux ; de nombreux stades opératoires relevent alors des opérations manuelles, s'accompagnant d'une fable productivité.Ces inconvénients, A savoir les frais de production élevés et la basse productivité} sont inévitables même lorsqu'on prépare le matériau doublé par soudure par recou vrement, par soudure explosive et par des techniques analogues. Cependant, on a déja proposé de nombreux procédés de préperation de l'acier doublé par des techniques de coulée. Ainsi, par exemple, la figure 1 du dessin annexé illustre un procédé de préparation d'une barre de métal doublée dans lequel un noyau métallique 1 est placé dans un moule de coulée 2 suspendu A un support 6 ; on coule dans le moule par un canal de coulée 5 un métal fondu 3 dont la composition est différente de celle du noyau et qui enveloppe ce dernier. Le canal de coulée 5 est contenu dans un plateau de support 4. Lorsqu'on opère par ce procédé, la surface du noyau est chauffée avant contact avec le métal fondu par la chaleur radiante émise par ce métal et eUe est oxydée par l'oxygène présent dans l'atmosphère A l'intérieur du moule. I1 se forme une pellicule d'oxyde entre la matière du noyau et la couche de métal solidifiée, ce qui nuit évidemment A la liaison entre le noyau et la couche de doublage. D'autre part, des inclusions endogènes et/ou exogèneede la masse fondue forment-des crasses qui adhèrent à l'interface entre le ménisque du métal fondu et le noyau au cours de la coulée, ce qui affecte encore la liaison. Par suite, dans le procédé classique pour la préparation des métaux doublés, et pour empêcher les dégradations des propriétés de liaison, on adopte par exemple les mesures suivantes (A) On maintient l'intérieur du moule en atmosphère non oxydante par introduction d'argon. (B) On applique A la surface du noyau, par doublage ou par projection, de l'aluminium. (C) On applique sur le noyau, an revêtement superficiel,une une substance capable de produire au chauffage un gaz non oxydant. Dans le mode opératoire (A), l'appareillage nécessaire est compliqué et coûteux si l'on veut empêcher toute formation de pellicule d'oxyde A la surface du noyau. D'autre part, ce mode opératoire est peu pratique. Par tailleurs, il ne permet pas d'éliminer les crasses retenues au voisinage de la surface limite entre le ménisque de métal fondu et le noyau. Dans le mode opératoire (B), les frais de doublage intermédiaire s'ajoutent au prix de revient, et, et, comme dans le mode opératoire (A), il n'y a pas élimination des crasses.Dans le mode opératoire (C), il est très difficile de maintenir le produit de tevêtement en position sur le noyau jusqu'A ce que le menisque de "'étal fondu y parvienne, car, habituellement, le revêtement est très mince et se vaporise fatilement ou brl sous l'action de la chaleur dégagée par le ménisque en ascension. I1 j a élimination insuffisante des crasses et > dans certains cas, il se forme une pellicule d'oxyde à la surface du noyau. Le mode opératoire de coulée par le dessus se signale en particulier, comparativement au mode opératoire de coulée par le fond, par sa propension A l'occlusion de crasses, même lorsqu'on adopte les modes opératoires (A) A (C) ci-dessus. Par suite, c'est le mode opératoire de coulée par le fond qui est an général adopte, bien qu'il ne permette pas d'eviter totalement les inconvénients énumérés précédemment. En conclusion, il n'existe pas à présent de procédé permettant de préparer facilement, économiquement et de manière reproductible, des matériaux métalliques doublés. La présente invention concerne un procédé économique et reproductible pour préparer un matériau métallique doublé, procédé dans lequel on forme une barre de métal doublée ayant d'excellentes propriétés de liaison & l'interface entre le noyau et la couche de métal solidifiée, et on la transforme ensuite en métal doublé dans des opérations qui sont & BR La demanderesse a trouvé que la dégradation des propriétés de liaison des matériaux métalliques doubles,due due A l-'adh8rence de crasses et A la formation d'une pellicule d'oxyde, pouvait être prévenue A l'inter- face entre le noyau et la couche de métal solidifiée par application A la surface du noyau placé dans le moule d'une ou plusieurs substances organiques consistant principalement en carbone et hydrogène, par exemple une résine synthetique, une huile siccative ou une substance analogue, avec formation d'une pellicule de revêtement d'une certaine épaisseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après en référence aux figures des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schematiquement, en section latérale, la barre de métal noyée dans du métal coulé - les figures 2A et 2B représentent respectivement, en élévation et en section latérale, la barre de métal doublée obtenue dans le moule de la figure 1 - la figure 3 représente schématiquement, en section latérale, une autre barre de métal noyée dans du métal coulé - la figure 4 représente graphiquement la relation entre la résistance au cisaillement et la surface descrassesretenug dans la ttle doublée préparée A partir de la barre de métal doublée ;; - la figure 5 représente graphiquement la relation entre la distance de la paroi du moule A la surface du noyau et la vitesse d'ascension du métal fondu qui a une influence sur l'apparition de défauts dans la couche métallique solidifiée ; et - la figure 6 représente graphiquement la relation entre la vitesse d'ascension et la surface des crasses retenues. Conformément l'invention, si la surface d'un noyau en acier porte une pellicule d'oxyde, il faut éliminer cette pellicule par sablage, par découpage, par meulage, par picklage ou par une technique analogue pour améliorer les propriétés de liaison de la barre doublée qui doit être préparée par la suite. On peut également améliorer les propriétés de liaison en pratiquant A la surface du noyau, après élimination de la pellicule d'oxyde, des cannelures parallèles A section carrée à section triangulairs, section arrondie, ou d'autres irrégularités qui accroissent la surface de contact avec le métal fondu. On applique ensuite A la surface du noyau une substance organique consistant principalement en carbone et hydrogène sous forme d'une pellicule de revêtement ayant une épaisseur de 50 A 3000 et, de préférence, de 100 A 3000 '1. L'utilité de cette pellicule de revêtement A la surface du noyau s'explique de la manière suivante : lorsqu'on place dans un Poule de coulée, en suspension, un noyau ne portant pas de pellicule de revêtement et qu'on introduit dans le moule, par le fond, du métal fondu, la surface du noyau est chauffée par la chaleur radiante émise A partir du ménisque du métal fondu et également par conduction calorifique en partie en contact entre le métal fondu et le noyau ; ce dernier, alors, sTexyde facilement sous l'action de l'oxygène présent dans l'atmosphère intérieure du ovule ; en d'autres termes, le bénéfice de l'élimination préalable de la pellicule d'oxyde A la surface du noyau est perdu.Par contre, lorsqu'on travaille avec un noyau portant une pellicule de revêtement et qu'on introduit par le fond du moule le métal fondu, la pellicule de revêtement se vaporise eqou se décompose sous l'action de la chaleur avec production d'une grande quantité de gaz. Cette violente production de gaz refoule les crasses flot tant A la surface du métal fondu de l'interface entre le noyau et la surface du métal fondu, de sorte que ces crasses ne sont pas reteoues rut cette interface.En même te"'ps, le gaz produit chasse l'oxygène contenu dans le moule ou réagit avec l'oxygène contenu ou pédêtrant dans le Ioule dont la pression partielle est réduite, ce qui- et d'empêcher la foriation d'une pellicule d'oxyde A l'interface. Par ailleurs, pour éviter dans une mesure suffisante l'occlusion de crasses et pour diminuer dans une mesure suffisante la pression partielle de l'oxygène à l'intérieur du ioule, il faut disposer d'une quantité suffisante de la substance organique transformée en gaz, c'est-A-dire que la pellicule de revêtement doit avoir une certaine épaisseur.A cet égard, les résultats expérimentaux ont confirmé que la pellicule de revêtement devait avoir une épaisseur située entre 50 et 3000 et, de préférence, entre 100 et 3000 /u-. Aux épaisseurs inférieures A 50 lu, la pellicule de revête- ment se vaporise ou brûle et est perdue avant que le métal fondu vienne en contact avec le noyau ; la quantité de gaz produite est faible ; il y a formation d'une pellicule d'oxyde et les crasses sont retenues dans la barre doublée après la coulée, d'où une dégradation des propriétés de liaison l'interface entre le noyau et le métal de doublage.Par contre, aux épaisseurs supérieures A 3000 P , on ne constate plus d'amélioration des propriétés de liaison, de sorte que l'excès de substance organique utilisée comme produit de revêtement est perdu sans bénéfice. I1 est donc essentiel que l'épaisseur de la pellicule de revêtement se situe dans l'intervalle de 50 A 3000 lu et, de préférence, de 100 A 3000 /u. Par ailleurs, pour que la pression partielle de l'oxygène soit aussi basse que possible à l'intérieur du moule, il est souhaitable que la pellicule de revêtement contienne ellemême aussi peu d'oxygène que possible, de sorte qu'on doit éviter l'utilisation de substances telles que des hydrates de carbone, par exemple des mélasses et des produits analogues. Pour former la pellicule de revêtement, il est nécessaire de dissoudre la substance organique consistant principalement en carbone et hydrogène dans un solvant A une viscosité appropriée, et avec des propriétés d'adhérence suffisantes, après quoi on applique la solution A la surface du noyau par étalement, projection, trempage ou par une technique analogue, puis on laisse reposer A température ambiante ou on chauffe A une température appropriée permettant de former une pellicule de revêtement solide ou semisolide A une épaisseur qui se situe dans l'intervalle spécifié. Par ailleurs, on peut former la pellicule de revêtement en mélangeant la substance organique avec une poudre ou des granules d'une substance ayant, vis- & vis de l'oxygène, une affinité plus forte que lo fer ; on citera par exemple Al, Mg, CaSi, Si, Ti, Zr, les alliages Mg-hl, Ca-Si-Al, Ca-Si-Ba-Al, Fe-Si, Fe-Si-Mg, Fe-Si-Ca, Fe-Si-Al, Fe-Ti et les substances analogues.Dans un tel cas, comme on le verra dans les exemples ci-après, on peut améliorer les propriétés de liaison A l'interface entre le noyau et la couche de métal solidifiée, comparativement aux propriétés obtenues lorsqu'on utilise la substance organique seule ; on pense que des crasses contenant une proportion importante de FeO, retenues accidentellement A l'interface, sont réduites par interaction de la substance organique avec l'additif, avec modification de la morphologie et de la composition des inclusions. Conformément à l'invention, on utilise comme substancesorganiques consistant principalement en carbone et hydrogène des résines synthétiques et des huiles siccatives. Les huiles siccatives sont des huiles qui sont capables de former une substance solide résineuse par absorption d'oxygène à l'exposition à l'air ; on citera par exemple l'huile de lin, l'huile de bois de Chine et les huiles analogues. Parmi les résines synthétiques, on peut utiliser les résines phénoliques, les résines aminées, les résines epoxydiques, les résines de polyamide, les résines acryliques, les résines de "'élamine, les résines de polyéther, les résines vinyliques et les résines analogues. Ces substances organiques peuvent être utilisées en combinaison entre elles. L'utilisation d'une résine synthétique présente des avantages particuliers, car elle permet un réglage facile de la viscosité et de l'adhérence au moyen d'un solvant ; on peut accrottre la vitesse de solidification et régler facilement l'épaisseur de la pellicule de revêtement. I1 existe plusieurs techniques permettant d'appliquer la substance organique ; ainsi, par exemple, on peut utiliser un pistolet, une brosse, on peut tremper le noyau dans la solution de la substance organique et faire appel à des techniques analogues. De toute manière, la fonction de la pellicule de revêtement reste la même pour autant que l'épaisseur soit la même. En général, la pellicule de revêtement peut se décoller du noyau si elle est soumise A un choc mécanique au moment où on place le noyau dans le moule.Toutefois, conformément A l'invention, la haute résistance mécanique de la pellicule de revêtement et son excellente adhérence au noyau empêchent son décollage. Par ailleurs, la pellicule de revêtement constituée de résine synthétique est stable à la chaleur. Ainsi) par exemple, une pellicule de revêtement formée à partir d'une résine époxydique est stable jusqu'A 120 C environ, de sorte qu'il nty a aucune crainte que la pellicule de revêtement vaporise ou brûle et disparaisse de la surface du noyau lorsque celui-ci est réchauffé par la coulée, avant immersion dans le métal fondu ; on peut ainsi c-tcher en toute sécurité une réaction d'oxydation et une occlusion de crasses à la surface du noyau. Conformement A l'invention, il est préférable d'éviter l'introduction d'air dans le moule au cours de la coulée. Par conséquent, on coupera l'alimentation d'oxygène dans le moule et on maintiendra la pression partielle de l'oxygene à un bas niveau & l'intérieur du moule. Naturel- lement, il y a même avantage à remplacer totalement ltoxygène à l'intérieur du moule par un gaz inerte ou un gaz réducteur avant et/ou durant la coulée. Conformément & l'invention, on peut préparer des matériaux métalliques doublés ayant d'excellentes propriétés de liaison à l'interface entre le noyau et le métal de doublage sans diminution des rendements en produit fini due à une liaison incomplète après laminage et sans écart avec le rapport voulu entre l'épaisseur du matériau de noyau et l'épaisseur du métal de doublage (rapport de doublage) en déterminant la position du noyau dans le moule et la hauteur de métal fondu. L'interface entre le noyau et la couche de métal de doublage solidifiée peut être soudée localement lorsque le degré de surchauffe du métal fondu et le contact du noyau avec le courant de métal fondu satisfont A des exigences particulieres. Toutefois, en général, dans la barre de métal doublée préparée par coulée, il n'y a pas soudure à l'interface. Si, dans un traitement subséquent, on chauffe la barre doublée dans des conditions telles que l'air puisse pénétrer dans l'interface entre le noyau et la couche de métal de doublage solidifiée, il y a formation d'une calamine d'oxyde A l'interface et il peut se produire des craquerures lors de l'opération subséquente de laminage.Il y a alors diminution considérable des rendements due A une séparation interlaminaire elle-mtme résultant d'une liaison incomplète. En fait, la demanderesse a pu vérifier que l'interface entre le noyau et la couche de métal de doublage n'était pas soudée même dans la barre d'acier doublée obtenue en recouvrant la périphérie du noyau acier par le métal fondu ; cette vérification a été faite par examen au microscope de la coupe de la barre doublée. Da-ns la préparation de la barre de métal doublée par coulée par le fond, si la surface inférieure du noyau est trop pres du trou de coulée, la partie du noyau qui est en contact avec un courant de métal fondu projeté violemment par le trou de coulée se dissout localement ; il y a alors, A 1a suite de cette perte par dissolution, un écart du rapport de doublage, conduisant A-des pertes considérables de rendement. Par conséquent, il exista un besoin urgent en un procédé permettant d'éviter ces pertes de rendement dues aux deux causes qui viennent d'être précisées. Conformément A l'invention, on a constaté qu'on pouvait améliorer les rendements en métal doublé en plaçant l'extrémité inférieure du noyau å une distance de 5 A 30 cm d'une position déterminée correspondant au pied de la barre de métal doublée dans le moule, c'est-A-dire A une position de 5 A 30 cm au-dessus de la surface du fond du moule, et en coulant le'métal fondu jusqu'A une hauteur d'au moins 5 cm au-dessus de l'extrémité supérieure du noyau. En référence maintenant aux figures 2A et 2B des dessins annexes, dans-une barre de métal doublée, il se forme habituellement la partie supérieure des creux de rétraction 8 dans la couche solidifiée 3 de métal de doublage située au-dessus de l'extrémité supérieure du noyau 1. Par ailleurs on observe fréquemment des craquelures 9 dans la couche solidifiée au contact avec les arêtes du noyau.De eurcroît, dans le pied du noyau et au voisinage du trou de coulée 5, il y a dissolution d'une portion 10 du noyau Si la distance entre la surface finale de métal fondu et l'extrémité supérieure du noyau est trop courte, les creux de rétraction 8 et/ou les craquelures 9 traversent la couche solidifiée et constituent une voie de pénétration de l'air vers le noyau ; il y a alors oxydation de l'interface entre le noyau et la couche solidifiée, d'où une liaison insuffisante dans l'opération subséquente de laminage, pouvant conduire 8'11ne séparation interlaminaire.Par contre, si la distance entre le niveau final du métal fondu et l'extrémité supérieure du noyau est trop grande, la partie A éliminer du produit final augmente considérablement et les rendements diminuent, de sorte que cette distance ne doit pas être inférieure A 5 cm et qu'on obtient les meilleurs résultats aux distances de 10 A 30 cm. En outre, selon la nature du métal fondu ou les conditions de coulée, on peut éviter les creux supérieurs de rétraction en utilisant une baguette de coulée ; on obtient alors de meilleurs résultats lorsqu'on coule le métal fondu jusqu' la baguette de coulée.De toute manière, lorsque la distance entre le niveau final de métal fondu et l'extrémité supérieure du noyau est inférieure b 5 cm, il est difficile d'éviter totalement l'oxydation de l'interface entre le noyau et la couche solidifiée. Il se peut que le noyau 1 soit oxydé au voisinage de la partie reliée A l'élément de suspension 6 par l'air pénétrant par l'interface entre cet élément de suspension 6 et la couche solidifiée 3, mais la section transversale dans cette partie est beaucoup plus petite que la section transversale du noyau, de sorte que la profondeur de pénétration de l'air est faible et les défauts de séparation dus A l'oxydation sont limités. En outre, et conformément & l'invention, la distance entre l'extrémité inférieure du noyau dans le moule et la surface supérieure du socle, c'est-A-dire la hauteur de la couche de métal de doublage solidifiée 8' partir de l'extrémité inférieure du noyau, doit se situer dans un intervalle de S A 30 cm. Lorsque cette hauteur est inférieure 9 5 cm, il y a formation de craquelures 9 dans la couche solidifiée et pénétration d'air jusqu'au noyau ; par conséquent, il y a oxydation de l'interface entre le noyau et la couche solidifiée.D'autre part, la partie dissoute 10 augmente, d'ot des déchets de produit à la suite d'un écart du rapport de doublage. Si, par contre, la hauteur en question est supérieure A 30 cm, la partie du produit A éliminer augmente et il y a évidemment diminution des rendements. A la coulée du métal fondu, il faut contrôler la température de ce dernier. La température du métal fondu A la coulée constitue un facteur important non seulement A l'égard des qualités internes et de surface des barres de type classique, mais également un facteur beaucoup plus important A l'égard des phénomènes spéciaux qui se produisent dans la préparation d'une barre de métal doublée et qu'on ne rencontre pas dans la production de barres normales ; il est en ainsi, par exemple, de la liaison interlaminaire de la barre de métal doublée, des écarts avec le rapport de doublage voulu A la suite de dissolution du noyau, des craquelures apparaissant dans la couche solidifiée A l'interface avec le noyau, et de phénomènes analogues. La température de coulée du métal fondu est en général exprimée par le degré de surchauffage,comparativement A la température de liquidus du métal fondu dans la poche de coulée, avant la coulée. Toutefois, dans la préparation de la barre de métal doublée, la température de coulée du métal fondu est en relation avec le degré de surchauffage, la différence entre la température de coulée et la température de liquidus du mental fondu, et la température de fusion du noyau. Lorsqu'il y a fort surchauffage du métal fondu par rapport & la température de fusion du noyau, il y a dissolution de ce dernier et, en particulier, dans la partie qui est en contact avec le courant de coulée. Par conséquent, attendu que la dimension du noyau a été déterminée au préalable A partir du rapport de doublage et qu'il y a dissolution, le produit obtenu ne correspond pas dans la partie dissoute au rapport de doublage voulu, d'où des déchets abondants. On a confirmé par l'expérience que les pertes de rendement dues aux parties dissoutes pouvaient être négligées lorsque le degré de surchauffage du métal fondu ne dépassait pas 800C par rapport å la température de liquidus du moyau (TLS, "C) et que, par contre, il fallait souvent rejeter la barre elle-même lorsque le taux de surchauffage dépassit 100 C. Par ailleurs, lorsque le taux de surchauffage du métal fondu est fort comparativement à la température de liquidus du même métal (TLL, C), il se forme des eraquelures dans la partie supérieure et dans la partie inférieure de la barre et il y a oxydation de l'interface entre le noyau et la couche solidifiée par l'air pénétrant au travers des craquelures lors du travail subséquent b chaud ; naturellement, il y a alors dégradation considérable des propriétés de liaison interlaminaire. L'expérience a montré que cette tandance était particulièrement marqués lorsque le taux de surchaffage dépassit 100 C par rapport à TLL. Par contre, lorsque le taux de surchauffage par rapport A TTL. est faible, il y a formation de crottes A la surface du métal fondu, d'où un mauvais contact entre ce dernier et la surface du noyau ; d'autre part, les quantités de crasses retenues augmentent et les propriétés de liaison interlaminaire sont amoindries. L'expérience a confirmé que les propriétés de liaison interlaminaire commencaient A s'amoindrir lorsque le taux de L surchauffage par rapport A TL était inférieur A 400C et que le défaut était particulièrement marqué A des taux de surchauffage inférieurs 9 200C. Pour former une couche solidifiée dense de métal dans l'espace entre le noyau et la paroi du moule et pour, également, empêcher une solidification du métal fondu dans cet espace au cours de la coulée, on a constaté qu'il fallait respecter une relation importante entre l'espace mort moyen b, la vitesse d'ascension du métal fondu v et la hauteur de la barre H. Conformément & l'invention, on a constaté qu'on obtenait une barre de métal doublée convenant à la fabrication de métal doublé laminé lorsque, à la coulée du métal fondu à un taux de surchauffage habituel, on respectait les relations ci-après Lorsque la vitesse d'ascension v satisfait & la relation 29,0811-lOOOv-4l3 0,0125H + 0,011 > v > 0,33, d devait être supérieur ou égal b 4 154H ;06 ; par contre, lorsque la vitesse d'ascension satisfait a la relation 6,67 > v?,0,0125E + 0,011, d > 4. Ces relations peuvent être appliquées avec un avantage particulier à la production de métal doublé à faible rapport de doublage. Lorsque les conditions ci-dessus pour la formation de la couche solidifiée dense de métal sans solidification prématurée sont remplies, la vitesse d'ascension du métal fondu & la coulée devient un facteur important qui a une influence sur les propriétés de liaison interlaminaire du métal doublé. En effet, lorsque la vitesse d'ascension est forte, la surface du métal fondu est violemment agitée et il y a souvent un plus grand risque que des crasses flottant A la surface du métal fondu viennent en contact avec la surface du noyau et soient retenues sur cette surface. Ce risque annule les effets de la réaction violente de gazéification dus A la vaporisation ou A la décomposition A la chaleur de la pellicule de revêtement appliquée A la surface du-noyau dans la prévention des occlusions de crasses flottantes. De préférence, la vitesse d'ascension, comme on le verra dans les exemples qui suivent, ne dépassera pas 1,8 cm/s. Par contre, lorsque la vitesse d'ascension est faible, la pellicule de revêtement appliquée A la surface du noyau et le protégeant contre l'oxydation est exposée A la chaleur émise par radiation de la surface du mdtal fondu et par conduction entre la partie du noyau immergée dans le métal fondu au cours de la coulée. Dans de telles conditions, la pellicule peut vaporiser, se décomposer ou brûler très au-dessus de la surface du métal fondu, d'où une disparition des effets de protection contre l'oxydation au moment où la surface du noyau vient en contact avec le métal fondu.Par ailleurs, toujours lorsque la vitesse d'ascension est faible, il y a formation a la surface du métal fondu de croates qui empêchent un bon contact entre le métal fondu et la surface du noyau et favorisent l'occlusion de crasses b l'interface. Il y a donc également une limite inférieure de la vitesse d'ascension si l'on veut parvenir de bonnes propriétés de liaison interlaminaire dans le métal doublé. Cette limite inférieure est, comme on le verra dans les exemples ci-après, de 0,5 cals. Par-conséquent, la vitesse d'ascension du métal fondu se situera de préférence dans l'intervalle de 0,5 A 1,8 cm/s si l'on veut parvenir & BR En général, lorsque, pour améliorer les propriétés de liaison inter laminaire dans le produit final, on soumet la barre de métal doublée b un laminage en brame, qui est un produit intermédiaire, on trouve aux deux extrémités de la brame, dans la direction du laminage, des parties irrégulières qu'on appelle dans l'industrie "queues de poissons". Par conséquent, après laminage en brame, il est nécessaire de soumettre les deux extrémités un éboutage oude procéder un découpage des mauvais bouts. S'il y a des craquelures dans la section de coupe, il faut couper plus loin vers l'intérieur. Toutefois, si les craquelures sont peu profondes, on peut procéder uniquement & un découpage des mauvais bouts après le laminage en brames parce qu'on sera probablement amené 9 effectuer le découpage lors de l'opération subséquente de laminage. Lorsque la barre de métal doublée est laminée en brame, l'interface entre le noyau et la couche de métal solidifiée n'est pas nécessairement liée en contact total sur toute sa surface dans la brame. Toutefois, si on découpe dans la brame les mauvais bouts de manière à éviter une exposition du noyau avec l'air, il n'y a pas d'oxydation A l'interface ; l'expérience a montré que les propriétés de liaison inter laminaire du produit final obtenu après les opérations subséquentes était excellente. Lorsque la périphérie de l'interface entre le noyau et le métal de doublage est exposée sur la section de coupe A la suite d'un éboutage excessif ou d'un découpage excessif des mauvais bouts, la partie de l'interface incomplètement liée vient en contact avec l'air ; il y a formation de calamine d'oxyde et il peut apparaitre des craquelures lors-de l'opération subséquente de laminage. Au moment ou la brame est transformée en le produit final, les proportions de déchets dues à une séparation interlaminaire augmentent. Dans le passé, on recherchait vivement des procédés permettant de remédier à ces inconvénients et de parvenir A du métal doublé de bonne qualité. Comme on l'a dit precéderreant, .I'interface entre le noyau et la couche de métal solidifiée n'est pas toujours soudée dans la barre de métal doublée. Par conséquent, il faut assurer les propriétés de liaison interlaminaire du métal doublé lors des progrès de la compression de la barre au travail subséquent à chaud.En d'autres termes, lorsqu'on fait apparattre la périphérie de l'interface entre le noyau et la couche de métal solidifiée dans la section de coupe de la brame à la suite d'un éboutage excessif ou d'un découpage excessif des mauvais bouts avant d'assurer les propriétés de liaison interlalinaire, il y a oxydation à l'interface lors du travail subséquent & chaud et on ne parvient pas aux propriétés de liaison interlaminaire recherchées dans le produit final. Loraque le noyau est exposé à l'air à la suite d'un découpage des mauvais bouts de la barre de métal doublée après laminage en brames, il est indispensable de provoquer une liaison complète du noyau avec la couche de métal solidifiée. La demanderesse a trouvé qu'on parvenait en premier lieu aux propriétés de liaison interlaminaire voulues dans le produit final par le travail de la barre de métal doublée en respectant un rapport de réduction total (rapport épaisseur de la barre/épaisseur du produit intermédiaire) non inférieur & 1,5 lors du laminage en brames de la barre. Lorsqu'on transforme une barre ordinaire en produit intermédiaire, on parvient relativement facilement A un rapport de réduction total non inférieur A 1,5. Toutefois, dans le cas d'une barre de métal doublée, il n'est pas facile de parvenir au même rapport de réduction total au laminage en brames en raison de circonstances particuliàres. Ainsi, par exemple, dans la préparation d'un métal doublé A deux couches, comme représenté dans la figure 3 des dessins annexés, la barre de métal doublée est découpée A ses deux extrémités et sur ses deux faces, de sorte qu'il y a exposition de la circonférence du noyau au moment de la formation du produit intermediaire et séparation A mi-épaisseur ; les brames séparées sont envoyées au travail subséquent. Dans un tel cas, il est nécessaire de maintenir chaque brame & une épaisseur déterminée, et l'opération de séparation s'effectue facilement, mais le rapport de réduction total de la barre de métal doublée ne peut pas être aussi fort que celui d'une barre ordinaire lors du laminage en brames. Par suite, l'interface entre le noyau et la couche de métal solidifiée est exposée lors du découpage des mauvais bouts et des bords de la barre à la suite d'un travail à un rapport de réduction relativement faible. Si le laminage en brames est effectué de manière & assurer un rapport de réduction total non inférieur A 1,5 et qu'on découpe les mauvais bouts et le. bords j w qu' exposition du noyau, il y a amélioration considérable des propriNt4g de liaison interlaminaire du métal doublé au travail subséquent du produit intermédiaire. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée ; dans ces exemples, les indications de parties et de pourcentages s'entendent en poids sauf mention contraire. EXEMPLE 1 On utilise comme noyau un acier non calme de 25 x 95 cm de section sur lequel on applique une pellicule de revêtement d'un agent de protection contre l'oxydation à l'épaisseur indiquée dans le tableau I ciwaprbs. On place le noyau dans un moule de coulée dont la section a des dimensions de 55 x 110 cm, et on coule par le fond un acier à forte teneur en carbone on forme ainsi une barre de métal doublée. On lamine ensuite la barre en brames puis on la travaille à chaud jusqu' obtention d'une tôle doublée de 4 mm d'épaisseur. On détermine sur des échantillons prélevés dans la tble doublée l'incidence des défauts dus à une mauvaise liaison à l'interface entre le noyau et le métal coulé au moyen d'un détecteur à fissures à ultrasons. Les résultats obtenus, par barre, sont rapportés dans le tableau I ci-apres. Les résultats rapportés dans le tableau I montrent que, lorsque l'épaisseur de la pellienle de ravêtement est de 20 ou 40 , il y a abondance de défauts même Lorsqu'on a utilisé une pellicule de revêtement. Aux epaisseurs de 2000 et 4000 t respectivement, il n'y a pratiquement pas de différence entre l'incidence des défauts. Par tailleurs, pour former une pellicule de revêtement A une épaisseur supérieure & 60 /u au moyen de l'huile siccative, il faut répéter l'opération de revêtement, c'est la raison pour laquelle on n'a pas tente d'appliquer avec l'huile siccative une pellicule de revêtement à une épaisseur supérieure A 60 /u. Lorsqu'on utilise une résine synthétique pour appliquer une pellicule de revêtement A une épaisseur de 100 à 3000 on obtient un meilleur résultat, et les défauts sont moins abondants. Lorsqu'on ajoute au produit de revêtement de la poudre d'aluminium ou de la poudre de CaSi selon norme japonaise JIS n 1, en tant que substances ayant une forte affinité pour l'oxygène, en quantité de 20 à 30 Z en poids, on améliore encore les résultats obtenus. EXEMPLE 2 (1) On fixe par soudure A. la partie supérieure d'une brame d'acier A faible teneur en carbone Cc - 0,12 % ; Si = trace ; Mn - 0,40 %) de 20 cm d'spaisseur, 100 cm de largeur et 200 cm de hauteur, destinés A servir de noyau, un élément de métal destin à soutenir la brame ; on applique ensuite A la surface de l'assemblage obtenu une peinture argentée (consistant principalement en un vernis de résine épozydique et une patc d'eluminium) en revêtement d'environ 400 & 800 d'épaisseur.Le noyau ainsi obtenu est placé dans la partie centrale d'un moule de coulée pour barre de 55 cm d'epaisseur, 110 cm de largeur et 230 cm de hauteur3 en faisant varier la hauteur du bout supérieur du noyau ( cinq niveaux différents). On coule ensuite dans le moule de l'acier à haute teneur en carbone fondu (C = 0,63 5 ; Si = 0,27 Z ; Mh - 0,65 %) jusqu un niveau final de métal fondu situé à une hauteur déterminée au-dessus du bout supérieur du noyau on forme ainsi cinq barres de métal doublées A à E (cf. tableau II ci-aprs). Ces barres sont laminéms en brames à un rapport de réduction total indiqué dans le tableau II ci-après entre les brames. Après découpage des mauvais bouts des deux extrémités sur une longueur de 10 cm, on lamine les brames à chaud en tôlemde 7 8 d'épaisseur. Ces tôles sont soumises A ébarbage, découpage A plat et examen. On examine les séparations interlaminaires éventuelles et le rapport de doublage ; les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau II ci-après. Ces résultats montrent que la barre A conduit A de mauvais rendements en raison d'écarts avec le rapport de doublage voulu. La barre C donne également de mauvais rendements dus 9 des séparations interlaminaires. Les barres B, D et E donnent des rendements satisfaisants. (2) On place l'une sur l'autre deux brames d'acier A faible teneur en carbone (C = 0,12 Z ; Si = traces ; Mn = 0,40 5) de chacune 18 cm d'épaisseur, 100 cm de largeur et 195 cm de hauteur en les séparant par de la poudre de magnésie et on soude A la circonférence, puis sur la surface de base avec un acier coulé en coquille (de même composition que le noyau métal 12 de la figure 3 des dessins annexés), ce qui donne un noyau de 36 cm d'épaisseur, 100 cm de largeur et 200 cm de hauteur. On traite ce noyau comme décrit plus haut, avec formation de deux barres de métal doublées F et G. On lamine ces barres en brames.Après découpage de mauvais bouts de 15 cm de longueur et des deux bords,-on sépare les brames A mi-épaisseur puis on lamine à chaud en tôles de 7 mn d'épaisseur. On examine les produits obtenus comme décrit ci-dessus ; les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau II ci-après. Ces résultats montrent que la barre G donne de mauvais rende mente dus i une séparation interlaminaire ; or, le rapport de réduction total de laminage en brames est de 1,54 ; par contre, la barre F donne un rendement satisfaisant ; le rapport de réduction total est de 1,6. EXEMPLE 3 (1) On place l'une sur l'autre deux plaques d'acier à forte teneur en carbone ayant chacune une section de 5,S x 200 cm en les séparant par de la poudre de magnésie et on les soude b la périphérie ; on les soude également par le pied avec du métal coulé en coquille, consistant en le même acier au carbone (cf. figure 3 des dessins annexés). Sur toute la surface de ce noyau, on applique une peinture consistant principalement en résine époxydique, en pellicule de 300 i 700 r d'épaisseur. On place ensuite le noyau au centre d'un moule de coulée ayant une section transversale de 80 x 210 cm puis on coule dans le moule à des vitesses d'ascension variables allant de 0,67 à 1,67 cm/s de l'acier a forte tension fondu.On obtient des barres de métal doublées qu'on lamine en brames à un rapport de réduction total de 2,7. On découpe les deux extrémités des brames au chalumeau à ga et on le. sépare & mi-epaisseur. La barre K (cf. tableau III ci-apre) a subi une dissolution considérable dans la partie inférieure du noyau, y compris la pièce d'acier soudée, au cours de la coulé parce que le métal coulé est surchauffé de 110 C par rapport & 8 TL ; on n'est pas parvenu au rapport de doublage voulu et on n'a pas pu séparer les brames en raison de la pénétration du métal fondu dans la surface de contact du noyau ; cette barre a donc dfl être rejetée.Les autres brames formées A partir des barres H, I et J (tableau III ci-après) ont été séparées et laminées A chaud en telles de 12,7 mn d'épaisseur. Sur des échantillons prélevés dans ces tales, on a déterminé la résistance A la rupture par cisaillement selon le mode opératoire de la norme américaine ASTM A-264. On a également observé les sections transversales des échantillons au microscope et mesuré la quantité de crasses retenues par analyse linéaire. La figure 4 des dessins annexés représente graphiquement la relation entre la résistance A la rupture au cisaillement et la proportion de surface encrassée. On peut constater que, lorsque la proportion de surface encrassée ne dépasse pas 5 %, la résistance à la rupture par cisaillement reste supérieure à environ 30 kg/cm, avec, en général, une rupture du type par glissement.Par contre, lorsque la proportion de surface encrassée dépasse 5 Z, il y a diminution de la résistance à la rupture par cisaillement et il y a une rupture du type par séparation. Par conséquent, on parvient à des propriétés suffisantes de liaison interlaminaire en limitant la surface encrassée. Dans le tableau III ci-apres, on a rapporté les valeurs noyennes de résistance à la rupture par cisaillement et la proportion de surface encrassée dans les tôles préparées à partir des barres H, I et J t des degrés de surchauffage différents. (2) On place une matière de noyau constituée de deux aciers non calmés dans un moule de coulée dans lequel on coule comme décrit ci-dessus de l'acier haute tension fondu, de manière à former une barre de métal doublée. On transforme cette barre en brame par laminage. Après découpage des deux bouts au chalumeau, on sépare la brame en deux parties à mi-épaisseur. On lamine les brames separees, en formant des largets de 38 mm d'épaisseur. On mesure corme décrit ci-dessus la résistance au cisaillement & la rupture et la proportion de surface encrassée sur des échantilons ; les résultats obtenus confirment qualitativement la relation représentée graphiquement dans la figure 4 des dessins annexés et montrent que la résistance à la rupture par cisaillement diminue lorsque la proportion de surface encrassée dépasse 5 X.Dans le tableau IV ci-aprbs, on a rapport les valeurs moyennes de la résistance A la rupture par cisaillement et la proportion de surface encrassée dans les largets produits à partir des barres t, X, N et O à des degrés de surchauffage différents, Les résultats rapportés dans les tableaux III et IV ci-après montrent que, pour former une barre de métal doublée possédant de bonnes propriétés de liaison interlaminaire, il faut couler A une température T qui se situe dans l'intervalle défini par l'équation ci-après dans laquelle TLX représente une valeur basse comprise entre TLL et TLS EXEMPLE 4 On prépare le noyau en appliquant une peinture consistant principalement en résine époxydique & la surface de plaques d'acier non calme A des hauteurs et épaisseurs différentes ; la peinture est appliquée an pellicule d'environ 300 à 700 ; on place ensuite les moyaux au caotre de trois moules de coulée ayant des capacités respectives de 7 t (hauteur 150 cm), 9 t (hauteur 230 cm) et 18 t (hauteur 280 cm), de manière que l'espace moyen d entre la paroi du moule et la surface du matériau de noyau se situe dans l'intervalle 3,5 9 9 cm.On coule ensuite de l'acier fondu A haute teneur en carbone å des vitesses d'ascension variées autour du matériau de noyau, de manière à former des barres de métal doublées. On lamine ces barres en brames qu'on lamine à chaud en tôle de 9 mm d'épaisseur. On prélève sur les tôles des échantillons (un échantillon pour chacune des barres de déperc) et on détermine les défauts de la couche superficielle d'acier haute teneur en carbone dans l'échantillon au moyen d'un détecteur du type & immersion les résultats obtenus sont représentés graphiquement dans la figure 5 des dessins annexés.Dans cette figure, les signes o, # et # désignent les barres sans défaut et les signes e, # et # les barres portant des défauts, En examinant la brame ayant conduit à une têle défectueuse, on constate que les défauts résultent d'une structure loche etîcu de cavités apparues dans le métal de noyage en raison d'une alimentation insuffisante en métal fondu et, par consequent, d'un choix incorrect de la vitesse de montée pour des valeurs particulières de d et H. On a cherché A déterminer si la condition critique d'apparition des défauts représentée dans la figure 5 des dessins annexés était influencée par la composition du noyau et la composition du métal fondu : on a coul de l'acier calmé à faible teneur en carbone autour d'un noyau consistant an acier à haute tension dans les même conditions que ci-dessus : on a alors constate que, dans ce cas également, la condition critique représentée dans la figure 5 des dessins annexes subsistait. cette condition critique put: entre définie par l'équation suivante lors que 0,0123R+0,011 > v # 0,33, et d > 4 lorsque 6,67 > v # 0,0125R+0,011. Dans les relations ci-dessus d (cm) est l'espace existant entre la paroi du moule et la surface du matériau de noyau, v (cm/s) est la vitesse d'ascension du métal fondu dans cet espace et H (cm) est la hauteur de la barre. EXEMPLE 5 On applique en revStement sur deux plaques d'acier calmé de dimensions respectives 23 x 90 cm et 28 x 130 cm une peinture consistant principalement en une résine époxydique avec formation d'une pellicule d'épaisseur 300 b 700 n ; on on place ensuite ces plaques dans deux moules de coule ayant des dimensions de 60 x 120 cm (pour la production d'une barre de 9 t) et de 80 x 150 cra (pour la production d'une barre de 23 t). On coule ensuite de l'acier b forte teneur en carbone fondu b 1540-1560eC an faisant varier la vitesse de montée de la messe fondus.On obtient des barres de métal doublées qu'on lamine on braies a un rapport do réduction totale de 3,0 puis qu'on lamine a chaud en tôles de 7 mo d'épaisseur. On prélève des échantillons sur les tôles et on observe leur section transversale au microscope en mesurant la proportion de surface encrassée par analyse linéaire. La relation entre la vitesse de montée et la proportion de surface encrassée est représentée graphiquement dans la figure 6 des dessins annexés. On a également mesure la résistance a la rupture au cisaillement de la tôle comme décrit dans l'exemple 3; on a constat ici encore que la relation qualitative de la figure 4 des dessins annexés était vérifiée.On peut constater que la résistance b la rupture au cisaillement diminue lorsque la proportion de surface encrassée dépasse 5 %. Par suite, l'une des conditions a respecter a la coulée pour améliorer les propriétés de liaison interlaminaire et conduire à une résistance satisfaisante à la rupture interlaminaire réside dans la vitesse de montée qui doit Stro de 0,5 a 1,8 cm/s, comme on le constatera en examinant le graphique de la figure 6. TABLEAU I Fréquence des défectuosités de la tôle doublée de 4 mm d'épaisseur, % Epaisseuf (détacteur à ultrasons) de la pellicule de revetement, 20 40 60 100 500 1000 2000 4000 Produit de revêtement Huile siccative 100 40 20 - - - - Résine phénolique 100 46 16 13 5 4 3 5 Résine aminée 95 32 20 8 5 3 2 3 Résine époxydique 80 39 19 5 3 1 2 2 Résine époxydique + poudre d'Al* 81 30 16 3 1 2 1 3 Résine époxydique + poudre de CaSi selon norme japonaise 75 32 10 3 2 1 2 JIS n 1* Résine de polyamide 93 38 18 10 6 3 1 2 Résine acrylique 84 33 15 7 4 2 4 3 Résine de mélasine 95 37 17 6 4 9 3 2 Résine de polyester 88 33 13 9 4 2 3 1 Résine de polyester + poudre d'Al* 80 29 15 7 2 2 1 1 Résine vinylique 96 41 18 11 7 3 2 4 Résine vinylique + poudre d'Al* 90 25 17 10 3 1 3 Résine vinylique + poudre de CaSi selon norme japonsise 85 31 15 7 3 2 2 2 JIS n 1* * Teneur en poudre : 20 à 30 % TABLEAU II Hauteur du niveau Espace entre le final de mêtal Rapport de Rendament Barre fond du moudle fondu au-dessus réduction Randement au au Lami- Rendement et le noyen de l'extrémité total au Laminage en nage à en Rendement Obsarvations supérieure du laminage brame chaud at produit global noyau en brame à l'ébar bage (cm) (cm) (%) (%) (%) (%) Les deux boute de la brame sont coupés à A 3 10 2,6 94 61 63 48 une longueur de 10 cm ; il y a des écarts fréquents avec le rapport de doublage. Les deux bouts de la brame sont coupés à B 7 10 2,6 95 82 95 74 une longueur de 10 cm. Les deux bouts de la brems sont coupés à une longueur de C 10 4 2,6 94 82 60 46 10 cm ; on observe fréquement des tion interlaminaire. Les deux bouts de la brame sont coupés à D 10 7 2,4 95 81 96 74 une longueur de 10 cm TABLEAU II (suite) Hauteur du niveau Espace entre la final de mêtal Rapport de Ranement Rendement Rendement Observations Barre fond du moule fondu au-dessus réduction Rendement au au lami- en global et la noyau de l'extrémité total au laminage en nage à produit aupérieure du laminage brame chaud at noyau an brane à l'ébar bage (cm) (cm) (%) (%) (%) (%) Les deux bouts de la brame sont coupés E 10 7 1,8 93 81 91 69 à unelongueur de 10 cm. Les deux bouts de la breme sont coupés F 15 15 1,6 80 90 89 64 à une longueur de 15 cm. Les deux bouts de la brame sont coupés à une longueur de G 15 15 1,45 79 91 53 38 15 cm ; fréquente séparation inter laminaire. TABLEAU III Viteses d'ascen- Degré de surchauf- Degré de zurchauf- Résistance à la Proportion de surface Barre sion du métal fage par rapport à fage par rapport à rupture par encrassée fondu TLL TLS cisaillement (m/mm) ( C) ( C) (kg/mm) (%) H 0,8 16 58 25 15 I 0,5 35 77 34 4 J 0,6 43 85 39 0,3 K 0,6 68 110 La barre est attaquée par dissolution TABLEAU IV Vitesse d'ascen- Degré de surchauf- Degré de surchauf- Résistance à la Proportion de surface Barre sion du métal fage par rapport à fage par rapport à rupture par encrassée fondu TLL TLS cisaillement (m/mn) ( C) ( C) (kg/mm) (%) L 0,7 50 34 38 0,4 M 0,6 73 57 37 0,2 N 0,7 95 79 33 5 O 0,8 103 87 25 28 REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de matériaux métalliques doublés le procédé se caractérisant en ce que lton applique sur la surface d'un matériau de noyau métallique ne portant pratiquement pas de pellicule d'oxyde une substance organique consistant principalement en carbone et hydrogène en revêtement de 50 à 3000 u drépaisseur, on place ce matériau de noyau dans un moule à coulée, on introduit dans le moule par coulée par le fond un métal fondu de composition identique ou différente qui noie le matériau de noyau avec formation d'une barre de métal doublée qu'on scumet A laminage en brame ou A forgeage pour former un produit intermédiaire qui est ensuite travaillé A chaud et, lorsque c'est nécessaire, A froid. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance organique est choisie dans le groupe formé par les résines synthétiques et les huiles siccatives, et leurs mélanges. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épeisseur de la pellicule de revêtement se situe dane l'intervalle de 100 & 3000 lu. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal fondu est coulé dans le moule dont l'intérieur est & l'abri de l'air et maintenu en atmosph2re non oxydante. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de noyau est fixé dans le moule au moyen d'une pièce de support dans des conditions telles que l'extrémité inférieure du matériau de noyau se situe à une position de 5 à 30 cm au-dessus du fond du moule, et on coule le métal fondu jusqu'à une hauteur d'au moins 5 cm au-dessus de l'extrémité supérieure du matériau de noyau. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal fondu est coulé A une compérature définie par l'équation dans laquelle T, an C, est la température de coulée TL est la température de liquidus du métal fondu, TX est une température inférieure située entre L L la température de liquidus Tt du métal fondu et la température de liquidus T5 du matériau de noyau. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal fondu est coulé dans des conditions telles que la distance moyenne d en cm entre la paroi du moule et la surface du matériau de noyau, satisfait aux relations suivantes avec la hauteur H en cm de la barre et la vitesse de montée v en cm/s du métal fondu lorsque 0,0125H+0,011 > v # 0,33, et lorsque 6,67 > v # 0,0125H+0,011. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal fondu est coulé A une vitesse de montée de 0,5 A 1,8 cm/s. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit intermédiaire est formé 9 un rapport de réduction total (épaisseur de la barre/épaisseur du produit intermédiaire) non inférieur A 1,5.