Brevet FR2502179A1 — publié le 19820924

On connaît l'emploi d'acier au silicium à grain orienté sous forme de tôles en différentes applications électriques, notam- ment dans la fabrication de noyaux de transformateurs. L'acier est produit par coulée en lingot, réchauffage du lingot, typiquement dans un four pit chauffé au gaz, jusqu'à une température qui convient pour le laminage à chaud, soit en une brame, soit directement en feuillard laminé à chaud. Le feuillard à chaud, après recuit et décapage, est laminé à froid, en un seul ou en plusieurs stades avec recuit intermédiaire. L'acier est ensuite soumis à une norma- lisation pendant laquelle est obtenue la décarburation. Après cela, il est soumis à un recuit final de texturation dans lequel est obtenue l'orientation désirée des cristaux. Habituellement, lorsque le lingot est directement réduit par laminage en feuillard à chaud, la température du lingot est de l'ordre de 13450C. L'acier au silicium subit pendant le recuit final de texturation une recristallisation secondaire avec croissance d'agglomérations de grains et orientation ou texturation cubique sur arêtes ou (110) [001]. Ces gros grains ont leur axe [0011 parallèle à la direction de laminage et leurs faces (110) parallèles au plan de laminage. Donc, le matériau, en forme de tôle, présente une seule direction de magnétisation facile, qui correspond à la direction de laminage. Dans les applications de ce matériau et particulièrement lorsqu'il est utilisé dans la fabrication de noyaux de transforma- teurs, il doit avoir de faibles pertes dans le fer parce que la consommation d'énergie thermique diminue avec la diminution des pertes dans le fer. De plus, pour qu'il soit aisément magnétisable, l'acier doit Etre caractérisé par une bonne perméabilité magnétique. Afin d'obtenir ces propriétés magnétiques souhaitables, c'est-à-dire de faibles pertes dans le fer et une bonne perméabilité magnétique, il a été nécessaire jusqu'à présent d'effectuer le laminage à chaud à une température de lingot de l'ordre de 13450C. Par conséquent, la pratique habituelle consiste à effectuer le laminage à chaud jusqu'en feuillard, à partir du lingot ou à partir d'une brame, à une température supérieure à environ 1260'C et jusqu'à 1400'C environ. Il est cependant difficile de travailler avec ces températures extrêmement élevées, lesquelles créent en particulier des problèmes d'évacuation des scories qui se forment pendant le 2 5 0 2 1 7 9 -2 réchauffage des lingots à ces températures élevées dans le four pit. Le réchauffage à ces températures élevées augmente en outre le coût de l'énergie de l'ensemble du traitement, outre le fait qu'il accroit le coût des réfractaires du four. L'invention vise donc en premier lieu à apporter un procédé pour produire de l'acier au silicium à grain orienté permettant d'utiliser des températures de laminage inférieures à celles utilisées habituellement, sans que cela nuise aux propriétés magnétiques de l'acier, principalement en ce qui concerne les pertes dans le fer et la perméabilité magnétique. L'invention permet d'atteindre ce résultat, et d'autres résultats encore, comme décrit dans ce qui va suivre et comme il ressort également de plusieurs exemples. Selon une caractéristiques essentielle du procédé de l'invention, l'acier au silicium à grain orienté, ayant par ailleurs une composition habituelle, peut Etre laminé à chaud directe- ment de l'état de lingot en feuillard à chaud typiquement d'une épaisseur d'environ 2,5 mm ou moins, si l'acier possède un rapport manganèse/soufre inférieur à environ 2,5, c'est-à-dire inférieur à environ 2,5: 1, et de préférence un rapport manganèse/soufre compris dans la plage allant d'environ 1 à moins de 2,5 environ. De préférence, selon l'invention, on effectue le laminage à chaud avec un acier, ayant un rapport manganèse/soufre qui correspond à ce qui a été indiqué ci-dessus, à une température d'environ 1205 à moins de 12600C. La demanderesse a constaté, comme il sera démontré dans ce qui va suivre par des exemples spécifiques, que ces températures de laminage à chaud inférieures à la normale ne produisent pas d'effets nuisibles sur les pertes dans le fer et la perméabilité magnétique de l'acier si les faibles rapports manganèse/soufre indiqué' ci-dessus sont respec- tés. En outre, selon l'invention, les pertes dans le fer peuvent être diminuées encore plus si l'acier contient du cuivre en une quantité effective jusqu'à environ 0,4 % en poids et, de préférence, d'environ 0,2 à moins de 0,58 % en poids environ. On obtient par conséquent des valeurs optimales pour les pertes dans le fer et la perméabilité magnétique, dans le laminage direct de lingots en feuillards à chaud, si l'acier est caractérisé à la fois par les faibles rapports manganèse/soufre indiqués plus haut et par une teneur en cuivre dans les limites indiquées. Si ces enseignements de 2 5 0 2 1 7 9 3. l'invention sont suivis, les températuresde laminage à chaud relati- vement élevées qu'il fallait respecter jusqu'à présent pour obtenir de bonnes propriétés magnétiques ne sont plus nécessaires. L'invention permet donc d'éviter les inconvénients mentionnés dans ce qui précède en ce qui concerne le traitement et les coûts par l'application de températures de laminage qui sont inférieures à celles utilisées normalement. Il s'ensuit que l'inven- tion apporte un procédé permettant de produire de l'acier au silicium à grain orienté et ayant de bonnes propriétés magnétiques avec des avantages économiques considérables comparativement aux pratiques conventionnelles. A titre d'exemple et plus particulièrement pour démontrer l'importance des rapports manganèse/soufre selon l'inven- l'invention sur les propriétés magnétiques de l'acier, les compo- sitions d'acier au silicium indiquées ci-après dans le tableau I ont été produites et laminées à chaud dans la plage d'environ 1205 à 12600C. Les aciers indiqués dans le tableau I ci-après ont été laminés à chaud directement de l'état de lingot en feuillard à chaud d'une épaisseur de l'ordre de 2 à 2,3 mm. Ce feuillard a été recuit à environ 900'C puis laminé à froid jusqu'à une épaisseur intermédiaire de 0,71 à 0,76 mm. Le feuillard d'épaisseur inter- médiaire a été recuit à une température de 9500C avant le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale de 0,274 mm. Comme on peut le voir sur le tableau I, les pertes dans le fer sont plus faibles pour les aciers dont le rapport manganèse/ soufre est inférieur à 2,5 comparativement à la coulée n0 6162 ayant le rapport manganèse/soufre relativement élevé de 3,25 qui est typique pour les aciers conventionnels de ce type. L'effet du cuivre pour améliorer plus encore les pertes dans le fer est indiqué dans le tableau Il ci-après. Les aciers indiqués dans le tableau II ont été laminés à chaud directement de l'état de lingot en feuillard à chaud d'une épaisseur de 2, 3 mm. Le feuillard à chaud a été amené à l'épaisseur finale par laminage à froid en deux phases avec un recuit inter- médiaire. Le recuit initial, avant le laminage à froid, a été effectué à une température d'environ 9000C; à la suite de ce recuit, le matériau a été laminé à une épaisseur de 0,71 mm. Ensuite, 250 2 1 7 9 il a été recuit de nouveau à une température d'environ 9500C puis laminé à l'épaisseur finale de 0,274 mm. Après cela, le matériau a été soumis à une normalisation finale à environ S0QC, au cours de laquelle l'acier a été décarburé. Enfin, le feuillard décarburé a été revêtu de façon conventionnelle d'oxyde de magnésium et recuit dans une atmosphère d'hydrogène d'environ 11750C. Comme il ressort des valeurs pour les pertes dans le fer indiquées dans le tableau II, la présence de cuivre en quantité supérieure à environ 0,2 %, comme pour l'acier de la coulée 6370 par exemple, apporte une amélioration dans les pertes dans le fer par rapport à l'acier de la coulée 6369 avec une teneur en cuivre de 0,19 %. Les pertes dans le fer deviennent cependant plus importantes si le cuivre n'est pas maintenu à un niveau inférieur à environ 0,58 %, comme on peut le voir pour la coulée 6364, laquelle présente une nette détérioration des pertes dans le fer avec sa teneur en cuivre-de 0,58 %. T A B L E A U I (Acier au silicium qualité magnétique de 0,274 mm (10,8 Mil)) Temp. de laminage i chaud C j'crtes dans le fer à 1,7 T H x 10 )uH x 10 en W/kg 1,67 1854 1,665 1850 1,7 1864 1,66 1858 1,68 1845 1,55 1845 1,55 1812 1,945 1693 No M., o xo Coulée 61 (2 C 0,030 0,030 0,030 o,028 0,030 0,033 0,030 o, 049 Mi 0, 038 o,040 o, 043 o, 042 0,042 o, 049 o, 055 o, 065 S 0,035 0,036 0,035 o,035 o,034 o,030 0,023 0,020 si 3 04 3.05 3.00 3.00 2.95 3.12 3.10 3.00 A1 0, 005 0,005 0,005 0,005 0,005 o,004 o,004 o,005 Cu B c 0004 o,0004 o,0004 o, 0004 0,0005 o.0007 0,0004 o,0010 Mn:S 1.10 1,10 1.20 1; 20 1.23 1.60 2.40 3.25 TABLEAU I I (Acier au silicium qualité magnétique de 0,274 mm (10,8 Mil) revttu de MgO) Mn:S 1.80 1;90 1;85 1,91 2.00 1.96 Pertes dans Temp. de Je fer à laminage, 1,7 T en, chaud CW/kg u 1 1232 1,62 1860 il 1,50 186f 1,69 1.849 " 1,565 1869 " 1,585 1874 l 1,68 18463 c' I',o "o Po (il CD Coulée C 0,034 o,031 o,030 O,030 0o,028 0,029 Mn o, 039 o,042 o,048 o,042 o,042 o,047 S 0,022 0,022 0,026 o,022 o, 021 0,024 Si 3;0 3,0 3,0 3.0 3;0 3;0 3,0 A1 0,005 0,005 0,005 0o,005 o, 005 o,005 Cu 0,19 0,42 0,58 0,20 o,42 0,58 B o0,0006 0,0005 0,0007 o,0014 0,0009 0,0009 2502 1 79 REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire de l'acier au silicium à grain orienté, comprenant la coulée d'acier au siliciumi en lingot, le réchauffage du lingot en vue du laminage à chaud, le laminage à chaud du lingot réchauffé en feuillard à chaud, le laminage à froid de ce feuillard en une ou plusieurs phases avec recuit intermédiaire, une décarburation à l'épaisseur finale, l'application d'un revêtement et un recuit final de texturation à température élevée, caractérisé en ce que l'on ajuste le rapport manganèse/soufre de l'acier à moins de 2,5: 1 et on effectue le laminage à chaud du lingot à une température inférieure à 1260C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport manganèse/soufre de l'acier est compris entre environ 1: 1 et moins d'environ 2,5: 1. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on effectue le laminage à chaud à une température d'environ 1205 à moins de 1260C. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'acier tontient du cuivre en une quantité effective jusqu'à environ 0,4 % en poids. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'acier contient du cuivre en une quantité d'environ 0,2 à moins de 0,58 % en poids environ.