Brevet FR2488281A1 — publié le 19820212

L'invention concerne un procédé de réglage du degré de revenu d'une bande d'acier destinée à la fabrication de tôle à surface traitée, en particulier de fer-blanc et de tôle non étamée. Classiquement, pour différencier en divers degrés de trempe une bande d'acier destinée à la fabrication de tole à surface traitée, par exemple de fer-blanc, on règle la composition des aciers servant de matière première et les conditions de laminage à chaud de manière à obtenir sélectivement une bande d'acier doux et dur laminé à chaud et en outre on soumet la bande d'acier soit au recuit en caisse soit au recuit en continu, selon le degré de revenu que l'on désire obvenir. Ce procédé classique n'est pas seulement complexe en ce qui concerne l'opération de fabrication d'acier et l'opération de laminage à chaud mais un autre inconvénient est que, particulièrement dans le cas d'une bande à haut degré de revenu, il est très difficile d'ajouter les éléments d'alliage pour régler la teneur en C, N, Mn etc. de façon qu'elle rentre exactement dans les gammes respectivement prescrites. Pour éliminer cet inconvénient, il a été suggéré de différencier les bandes -d'acier en divers degrés de revenu en réglant le degré de revenu lors du laminage d'endurcissement ce qui supprime la nécessité d'ajouter les éléments d'alliage dans l'opération de fabrication d'acier et permet de réduire le nombre nécessaire de types de bande d'acier. Dans le réglage du degré de revenu d'une bande d'acier par laminage d'endurcissement, il est possible d'utiliser le laminage d'endurcissement humide comme moyen d'obtenir le taux de réduction élevé nécessaire à la fabrication d'une bande à haut degré de revenu. Toutefois, lorsqu'on applique ce laminage d'endurcissement humide à la fabrication d'une bande à bas degré de revenu (acier doux), il en résulte les deux inconvénients suivants (1) En comparaison du laminage à sec, il ne se forme pas beaucoup de zones de Ltider pendant le laminage d'endurcissement humide et cela nécessite un taux de réduction considérable pour éviter un allongement élastique.Toutefois, au-delà du point où le phénomène d'allongement élastique cesse de se produire, il se produit un accroissement du degré de revenu par suite d'un écrouissage, de sorte qu'il est difficile d'atteindre le bas degré de revenu désiré. Dans une bande recuite en continu par exemple, le laminage à sec exige un taux de réduction d'environ 1 % pour éliminer l'allongement élastique tandis que le laminage humide exige un taux de réduction de l'ordre de 3 % pour le meme effet. (2) Dans le laminage d'endurcissement humide d'une bande d'acier telle qu'un acier doux, qui comporte par nature un allongement élastique, le phénomène du laminage instable (laminage saccadé), attribuable au comportement d'allongement élastique de la matière soumise au laminage d'endurcissement, se produit à des taux de réduction inférieurs à 5 % de sorte qu'il est impossible d'effectuer le laminage à un taux de réduction uniforme. En conséquence, il est difficile d'obtenir une bande d'acier à bas degré de revenu destinée à une tôle à surface traitée en effectuant un laminage humide à un faible taux de réduction. L'un des buts de l'invention est de fournir une bande d'acier ayant divers degrés de revenu, destinée à la fabrication de tôle à surface traitée, particulièrement de fer-blanc et de tôle non étamée, en réglant le taux de réduction, dans une opération de laminage (réglage du degré d'écrous- sage) qui peut être un laminage humide ou à sec, compte tenu des inconvénients rencontrés dans le laminage d'endurcissement humide exécuté à une faible réduction pour la fabrication de bande acier à bas degré de revenu, et ainsi d'éliminer ces inconvénients. Un autre but est de résoudre les problèmes susdits que pose le laminage d'endurcissement à sec en soumettant à un laminage d'endur- cissement à sec la bande sortant de l'appareil de recuit continu, sur un laminoir à sec à forte réduction muni de cylindres de travail de petit diamètre et situé à la suite de l'appareil de recuit continu, pour permettre ainsi de fabriquer une bande d'acier de tous degrés de revenu destinée à la fabrication de tôle à surface traitée, en partant d'un nombre minimal de types de bande d'acier laminée à froid, de préférence d'un seul type, et en réglant convenablement les conditions de recuit et le taux de réduction. Un autre but de l'invention est encore de fournir un procédé d'utilisation du laminage d'endurcissement humide pour le réglage du degré de revenu d'une bande d'acier destinée à la fabrication de tôle à surface traitée, procédé qui empêche complètement le phénomène de laminage saccadé qui se produit lorsqu'on conduit le laminage d'endurcissement humide à un faible taux de réduction, de manière à assurer la stabilité du laminage et à permettre de régler le degré de revenu de la bande d'acier dans une large gamme en agissant sur le taux de réduction. La figure 1 est un organigramme illustrant le procédé classique de réglage du degré de revenu d'une bande d'acier pour fer-blanc; la figure 2 un organigramme illustrant le procédé de réglage du degré de revenu d'une bande d'acier pour fer-blanc selon l'invention; la figure 3 un schéma illustrant dtautres installations permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention; la figure 4 un schéma illustrant la structure d'un laminoir d'endurcissement à sec muni de cylindres de travail de petit diamètre selon l'invention. L'invention sera décrite en détail ci-après à propos des dessins annexés, en commençant par le procédé classique de réglage du degré de revenu d'une bande d'acier pour fer-blanc, représenté dans la figure 1. Classiquement, pour fabriquer comme l'illustre la figure 1 une bande d'acier destiné à servir de matière pour la fabrication de fer-blanc, on commence par régler la composition des aciers servant de matière première et les conditions de laminage à chaud de manière à obtenir sélectivement une bande d'acier laminée à froid douce ou dure, on soumet la bande d'acier doux laminée à froid au recuit en caisse pour obtenir les degrés de revenu T-l à T-3 et la bande d'acier dur laminée à froid au recuit en continu pour obtenir les degrés de revenu T-4 à T-6, ces degrés étant définis dans la norme JIS G 3303. Sur la figure 1, la référence A désigne une unité électrique de nettoyage, B un four de recuit en caisse, C une unité d'enroulement, D une chaume de recuit en continu, E un laminoir d'endurcissement, F une chape de préparation de bobine et G une chaste électrique de fabrication de fer-blanc ou d'acier non étamé. Le fait que l'on effectue le réglage de la composition de la matière première au stade de la fabrication de l'acier a pour effet d'augmenter le nombre total de lots faisant l'objet de l'opération de fabrication de l'acier et oppose un sérieux obstacle à l'amélioration de la productivité, du à de grands convertisseurs et à la coulée continue. En outre, il est extrêmement difficile de régler la composition de la matière première destinée à la bande d'acier dans les gammes respectivement prescrites et de plus, l'addition d'éléments d'alliage augmente le prix de revient de la bande d'acier. Dans le procédé selon l'invention, on élimine les inconvénients du procédé classique de fabrication d'une bande d'acier destinée à la fabrication de fer-blanc, on peut réduire à un seul le nombre de types de bande d'acier laminé en réglant le taux de réduction lors du laminage d'endurcissement pour régler la dureté de la bande et on peut fabriquer économiquement, efficacement et en continu une bande d'acier de haute qualité destinée à la fabrication de tôle à surface traitée en soumettant au recuit en continu un seul type de bande d'acier laminé à froid pour tous les degrés de revenu, tout enincorporant à la même chaineles étapes d'inspection et de réglage précis. Ainsi, selon une réalisation de l'invention, il est proposé un procédé d'utilisation du laminage d'endurcissement pour régler les degrés de revenu d'une bande d'acier destinée à la fabrication de tôle à surface traitée, qui consiste à appliquer le recuit en continu pour fabriquer une bande d'acier laminée à froid de diverses duretés, variant de l'acier dur à l'acier doux, et ensuite à régler le degré de revenu de la bande d'acier en soumettant les bandes d'acier laminées à froid de diverses duretés à un traitement de laminage sec ou humide. Dans les cas où il apparat qu'une différenciation de la bande d'acier laminée à froid en degrés de revenu par l'opération de recuit en continu est trop compliquée, on peut conduire un recuit en continu de manière à obtenir seulement une bande d'acier doux et on peut fabriquer une bande d'acier ayant des degrés élevés de revenu en conduisant le laminage d'endurcissement à un taux de réduction accru. On décrira un mode d'exécution préférentiel de l'invention à propos de la figure 2. Sur l'organigramme, la référence 1 désigne une bobine débitrice, 2 une unité de nettoyage, 3 un boucleur d'entrée, 4 un four de recuit en continu comprenant une zone de chauffage, une zone de maintien et une zone de refroidissement, 5 un four de survieillissement, 6 une unité de refroidissement, 7 un boucleur de sortie, 8 un laminoir d'endurcissement, 9 une unité d'ébarbage, d'inspection et de réglage précis et 10 une bobine réceptrice. Sur le dessin, le stade G comprend une chaine d'étamage électrique et une chaîne de tôle non étamée. Comme matières premières pour la fabrication de la bande d'acier laminée, on peut utiliser un acier calmé à l'aluminium ou un acier effervescent par exemple. La bande d'acier laminée à froid se déroule de la bobine débitrice 1, passe par l'unité de nettoyage 2 et le boucleur d'entrée 3 pour arriver au four de recuit continu 4, passe facultativement par le four de survieillissement 5 puis est soumise au laminage sec ou humide dans le laminoir d'endurcissement 8, transportée à travers l'unité 9 pour l'ébarbage, l'inspection et le réglage précis et s'enroule sur la bobine réceptrice 10. On règle librement les conditions du recuit en continu (y compris celles du traitement de survieillissement) selon la composition chimique de la bande d'acier laminée à froid et les degrés de revenu désirés. D'une part par exemple, on peut soumettre la bande d'acier laminée à froid au recuit en continu dans les conditions voulues pour obtenir un acier doux et durcir celui-ci par laminage humide dans des conditions permettant d'effectuer le réglage du degré de revenu. D'autre part, on peut soumettre la bande d'acier laminée à froid à un recuit en continu dans des conditions combinées pour fabriquer un acier plus ou moins dur et soumettre celui-ci au laminage d'endurcissement à sec dans des conditions appropriées, pour régler le degré de revenu. Par exemple, lorsqu'on fabrique une bande d'acier T-3 pour fer-blanc à partir d'un acier calmé à l'aluminium, on peut recuire l'acier calmé jusqu'à un petit degré de dureté en abrégeant le temps de maintien et le temps de survieillissement dans le recuit continu et en soumettant la bande d'acier recuit dur au laminage d'endurcissement à sec. Le réglage du degré de revenu de la bande d'acier pour tôle non étamée selon l'invention s'effectue par ce qu'on appelle le recuit par immersion qui consiste à nettoyer la surface d'une bande d'acier laminée à froid dans l'unité de nettoyage 2 puis à plonger la bande d'acier nettoyée dans la cuve d'immersion 1 1 remplie d'une solution aqueuse d'un sel métallique tel que le phosphate de nickel Qu le nitrate de nickel de manière à permettre au sel métallique d'adhérer à la surface de la bande d'acier, et à soumettre la bande d'acier, dans l'état ainsi atteint, à un recuit continu de manière à former à la surface de la bande d'acier une couche traitée chimiquement. Un autre mode d'exécution préférentiel de l'invention sera décrit ci-apres. Dans les laminoirs d'endurcissement servant à traiter une bande d'acier pour tôle à surface traitée, le diamètre des cylindres de travail est d'au moins 300 mm. Ces dernières années, une nette augmentation de la vitesse de fonctionnement des laminoirs a nécessité l'adoption de cylindres ayant des diamètres d'au moins 500 mm. Avec des cylindres de si grands diamètres, on ne permet pas au taux de réduction, dans le laminage d'endurcissement, de dépasser 1, 5 % même sous la force maximale de réduction tolérable (de l'ordre de 11,8 MN) au dessus de laquelle il se produit un écaillement des cylindres.Avec des cylindres de si grand diamètre, il est extrêmement difficile d'ob tenir un taux de réduction élevé dans le laminage d'endurcissement effectué à sec. I1 est donc pratiquement impossible de différencier un type donné de bande d'acier en tous les degrés de revenu nécessaires à la fabrication de tôle à surface traitée de sorte qu'il est impossible, par laminage d'endurcissement à sec, de diminuer le nombre nécessaire de sortes de bande d'acier laminée à froid. On a trouvé que l'on peut obtenir un taux de réduction élevé sous une force de laminage relativemént faible en laminant à sec au moyen de cylindres de petit diamètre et que l'on peut régler le degré de revenu de la bande d'acier à soumettre au traitement de surface en faisant varier convenablement le taux de réduction dans le laminage d'endurcissement à sec. Autrement dit, un autre mode d'exécution de l'invention consiste à effectuer la différenciation de la bande d'acier en tous les degrés de revenu, T-l à T-6, en installant en aval de la chaule de recuit en continu un laminoir d'endurcissement à sec de petit diamètre, dont les cylindres ont des diamètres de 50 à 300 mm, en choisissant les conditions de recuit continu et aussi en choisissant le taux de réduction dans le fonctionnement du laminoir d'endurcissement à sec de petit diamètre. Si l'on fixe à 300 mm la limite supérieure du diamètre des cylindres, selon l'invention, c'est parce que, quand le diamètre dépasse cette limite supérieure, le taux maximal de réduction réalisable est d'environ 2 %, ce qui ne suffit pas pour différencier le degré de revenu en agissant sur le taux de réduction dans le laminage d'endurcissement. Si l'on fixe à 50 mm la limite nférieure du diamètre des cylindres de travail, c'est parce que le réglage du taux de réduction, qui régit le degré de revenu, est difficile étant donné qu'une très légère variation de charge peut affecter fortement l'allongement en dessous de cette limite et aussi parce que la durée de service des paliers est notablement réduite par une diminution du diamètre en dessous de cette limite. La figure 3 montre schématiquement une disposition typique permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ce schéma représente des bobines débitrices 21, une unité d'éboutage 22, une machine à souder 23, une unité de nettoyage 24 > un boucleur d'entrée 25, un four de recuit en continu 26, un boucleur de sortie 27, un laminoir d'endurcissement à sec 28 de petit diamètre selon l'invention, une unité 29 d'inspection et de réglage précis (comprenant un régulateur de tension, un ébarbeur, un appa reil d'inspection, un appareil de lubrification etc. ),une unité de division 30 et des bobines réceptrices 31. Le laminoir d'endurcissement mentionné plus haut peut présenter la structure de la figure 4. La figure 4a montre une réalisation dans laquelle une cage de laminoir 42 est installée à la suite du laminoir d'endurcissement 41 pour corriger la forme de la- mince bande d'acier; la figure 4b, un cas où un régulateur de tension 43 est disposé de manière à corriger la forme de la mince bande d'acier, la figure 4c un cas où un laminoir à- sec de petit diamètre à une seule cage 41 est prévu et est capable de régler la forme de la mince bande d'acier. Le laminoir 41 à utiliser ici peut être du type à quatre ou à six cylindres, mais le type n'est pas critique. Enfin, on décrira encore un autre mode de réalisation de l'invention. Dans le traitement de laminage d'endurcissement humide appliqué à la bande d'acier qui doit être soumise à un traitement de surface comme celui que l'on applique pour le fer-blanc, le phénomène de laminage instable (saccadé) se produit, comme on l'a indiqué plus haut, à de faibles taux de réduction à cause de la petite épaisseur de la bande, de la grande dureté et de la grande vitesse de laminage. Pour cette raison, on adopte un laminage parfaitement sec au lieu du laminage humide qui comporte l'utilisation d'une huile de laminage par exemple. Quand on conduit le laminage d'endurcissement parfaitement à sec, étant donné que les cylindres du laminoir d'endurcissement etla bande d'acier traitée entrent en contact métallique, le coefficient de frottement est anormalement élevé et l'allongement de la bande d'acier pendant le laminage d'endurcissement est généralement inférieur à 2 %. Il est donc extrêmement difficile de régler le degré de revenu (particulièrement dans le cas d'une bande d'acier destinée au fer-blanc) en réglant le taux de réduction dans le laminage d'endurcissement. I1 s'ensuit que la différenciation de la bande d'acier en bande présentant des duretés variables en partant d'une même matière première peut s'effectuer lorsqu'on peut assurer la stabilité du laminage à de faibles taux de réduction, dans le laminage d'endurcissement humide appliqué à une bande d'acier laminée à froid et que par conséquent, on peut régler dans une large gamme la qualité des bandes d'acier destinées à la fabrication de tôles à surface traitée, ce qui améliore la productivité, simplifie le fonctionnement et diminue notablement le prix de revient. Par de nombreuses expériences, les inventeurs on découvert que l'on peut assurer la stabilité d'un laminage d'endurcissement humide comportant un taux de réduction qui ne dépasse pas 5 % > en réglant entre des limites respectivement prescrites l'épaisseur de la bande d'acier laminée à froid soumise au laminage et le diamètre des cylindres du laminoir d'endurcissement. Une autre particularité de l'invention est qu'elle permet la différenciation d'une bande d'acier laminée à froid pour tôle à surface traitée dans toute la gamme de degrés de revenu, de T-l à T-6, si l'on soumet au laminage humide sur un laminoir d'endurcissement la bande d'acier sortant du traitement de recuit en continu, au moyen de cylindres dont le rapport du diamètre D à l'épaisseur t de la bande d'acier traitée (D/t) est inférieur à 2000, de préférence inférieur à 1500. Selon le traitement particulier, étant donné que le laminage d'endurcissement humide à un taux de réduction ne dépassant pas 5 On donnera maintenant des exemples pratiques non limitatifs des divers modes d'exécution de Invention. Les tableaux I et II montrent des exemples pratiques basés sur le premier mode d'exécution de l'invention, les tableaux III et IV des exemples basés sur le deuxième mode d'exécution. (Voir les tableaux annexés). Le troisième mode d'exécution de l'invention sera décrit dans l'exemple suivant auquel est joint un exemple comparatif. On soumet au recuit en continu une bande d'acier de 0, 2 mm d'épaisseur (composition chimique 0, 06 % C, 0, 006 % Si, 0, 25 % Mn, 0,G13 7o P, 0, 020 % S, 0, 0019 % N, le reste. étant formé de fer) en la maintenant pendant 18 secondes à une température de 630"C et on la soumet au laminage d'endurcissement humide à des taux de réduction variables sur un laminoir d'endurcissement muni de cylindres de 165 mm de diamètre (D/t = 825) pour obtenir une bande d'acier ayant divers degrés de revenu. Les résultats sont indiqués au tableau V annexé. A tous les taux de réduction, on peut conduire le laminage de façon stable sans saccades. Aux fins de comparaison, on soumet la bande d'acier ci-dessus au laminage d'endurcissement humide sur un laminoir d'endurcissement muni de cylindres de 480 mm de diamètre (D/t = 2400). Pendant le laminage, il se produit des saccades quand le taux de réduction est de 0 à b, 5 % de sorte qu'il est impossible de régler le degré de revenu de la bande d'acier en agissant sur le taux de réduction. Tableau I Acier de coulée continu calmé à l'aluminium Constituants conditions du recuit Taux de réduc- Produit Degré en continu tion étamé de Dureté revenu C Si Mn P S Al N Maintien Survieillissement Sec humide (HR30T) % % % % % % ppm 0,006 0,02 0,12 0,021 0,011 0,069 22 690 Cx25 s néant 1,1% - 49,5 T-1 d d d d d d d d d - 4,3% 52,5 T-2 d d d d d d d d d - 6,0% 55,0 T-2,5 0,060 0,02 0,19 0,025 0,016 0,072 23 775 Cx75 s 400 Cx3 mn 1,0% - 49,0 T-1 d d d d d d d 690 Cx50 s 400 Cx2 mn 1,0% - 53,0 T-2 d d d d d d d 690 Cx25 s 400 Cx1 mn 1,0% - 55,0 T-2,5 d d d d d d d 690 Cx50 s 400 Cx2 mn - 3,0% 57,0 T-3 d d d d d d d 690 Cx25 s 400 Cx1 mn - 3,7% 61,0 T-4 d d d d d d d d d - 7,5% 65,0 T-5 d d d d d d d 640 Cx20 s néant - 5,4% 65,0 T-5 d d d d d d d d d - 9,5% 69,0 T-6 Tableau II Acier effervescent Constituants conditions du recuit Taux de réduc- Produit Degré en continu tion étamé de C Si Mn P S N Maintien Survieillissement Sec humide Dureté revenu % % % % % pp (HR30T) 0,07 0,007 0,26 0,012 0,019 20 690 Cx25 s 400 Cx2 mn 1,0% - 54,5 T-2,5 d d d d d d 690 Cx25 s 400 Cxl mn 1,0% - 57,0 T-3 d d d d d d d d - 3,0% 61,0 T-4 d d d d d d 640 Cx20 s néant - 3,0% 65,0 T-5 d d d d d d d d - 7,0% 69,0 T-6 Tableau III Acier de coulée continue calmé à l'aluminium Constituants conditions du recuit Taux de réduc- Produit Degré en continu tion étamé de Dureté revenu C Si Mn P S Al N Maintien Survieillissement (HR30T) % % % % % % ppm 0,006 0,02 0,12 0,021 0,011 0,169 22 690 Cx25 s néant 1,0% 49,0 T-1 d d d d d d d d d 2,5% 53,0 T-2 d d d d d d d d d 3,3% 55,0 T-2,5 0,060 0,02 0,19 0,025 0,016 0,072 23 730 Cx75 s 400 Cx3 mn 1,0% 49,0 T-1 d d d d d d d 690 Cx50 s 400 Cx2 mn 1,1% 53,0 T-2 d d d d d d d 690 Cx25 s 400 Cx1 mn 1,1% 55,0 T-2,5 d d d d d d d 690 Cx25 s 400 Cx1 mn 1,9% 57,0 T-3 d d d d d d d 690 Cx25 s néant 1,2% 61,0 T-4 d d d d d d d d d 2,8% 65,0 T-5 d d d d d d d d d 4,4% 69,0 T-6 Notes : (1) diamètre des cylindres : 160 mm (2) laminage d'endurcissement effectué à sec Tableau IV Acier effervescent Constituants conditions du recuit Taux de réduc- Produit Degré en continu tion étamé de Dureté revenu C Si Mn P S N Maintien Survieillissement (HR30T) % % % % % ppm 0,07 0,007 0,26 0,012 0,019 20 690 Cx50 s 400 Cx2 mn 0,9% 54,0% T-2,5 d d d d d d 690 Cx 25 s 400 Cxl mn 1,0% 57,0 T-3 d d d d d d 620 Cx25 s néant 1,1% 61,0 T-4 d d d d d d d d 2,7% 65,0 T-5 d d d d d d d d 4,3% 69,0 T-6 Notes : (1) diamètre des cylindres : 160 mm (2) laminage d'endurcissement effectué à sec Tableau V Taux de ré- effort de ré- tension du tension du vitesse de duction duction, côté de côté de laminage, MPa l'entrée, la sortie, m/mn MPa MPa 0,9 % 480 49 98 100 1,3 % 529 d d d 2,1 % 627 d d d 3,1 % 735 d d d 4,2 % 853 d d d 5,5 % 1029 d d d 7,3 % 1235 d d d REVENDICATIONS 1. Procédé de réglage du degré de revenu d'une bande d'acier destinée à la fabrication de tôle à surface traitée, plus spécialement de fer-blanc et de tôle non étamée, par laminage d'endurcisse ment, procédé caractérisé en ce que l'on soumet au recuit en continu une bande d'acier laminée à froid de manière à différencier sélectivement la bande en acier doux ou dur et en ce que l'on soumet ensuite la bande au laminage d'endurcissement sec ou humide de manière à différencier le degré de revenu de la bande de T-1 à T-6. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet la bande d'acier doux au laminage à sec et la bande d'acier dur au laminage humide. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une bande laminée à froid formée d'acier très pauvre en carbone. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une bande laminée à froid formée d'acier pauvre en carbone. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on revêt d'un sel métallique la bande d'acier laminée à froid en la plongeant dans une solution aqueuse de sel métallique avant de la soumettre au recuit en continu. 6. Bande d'acier pour fer-blanc et pour tôle non étamée fabriquée par le procédé selon l'une des revendications 1 à 5.