Brevet FR2521039A1 — publié le 19830812

- L'invention est relative à un procédé de fabrication de tôles d'acier laminées à froid ayant d'excellentes qualités de formage Plus particulièrement, la présente invention est relative à un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid ayant d'excellentes qua- lités de formage par une coulée continue, un laminage à chaud, un lami- nage à froid, et un recuit continu d'un acier calé à l'aluminium. Etant donné qu'il est difficile de réduire la quantité d'atomes solubles pendant le recuit continu, il est nécessaire de réduire la quan- tité d'atomes solubles autant qu'il est possible avant de réaliser le 12 recuit continu Par conséquent, l'acier en fusion fait l'objet d'un dé- gazage Dar le vide de faorn 'i faire décroître les impuretés autant qi'i est possible et ainsi faire décroître la quantité d'atonies solubles contenus dans la bande d'acier laminée à chaud. Etant donné que la précipitation de Al N pendant la phase de refroidissement du recuit continu est susceptible d'être insatisfaisante, le brevet américain No 3 821 031 propose d'enrouler une bande laminée à chaud à une haute température d'enroulement de 630 O C ou plus de façon à obtenir une précipization satisfaisante de Ai N dans la phase de lami- nage à chaud D'une manière plus spécifique, le brevet américain No 3 821 031 décrit un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid dont les phases sont les suivantes: la fusion d'un acier calé à l'aluminium contenant 0,010 ' ou moins de carbone, 0,40 " ou moins de manganèse, et 0,020 % d'aluminium soluble (indiqué dans la suite sol Al), la teneur en carbone étant diminuée par un dégazage par le vide, le 177 formaa& d'une Drame par un dispositif de fab 1-icat-rl 4 e linét ou une coulée continue; un laminage à chaud, dans lequel une bande laminée à chaud est enroulée à 630 O C ou plus; un laminage à froid; et un recuit dans lequel la bande d'acier est chauffée rapidement et maintenue à la température de recuit La température maximale d'enroulement indiquée d'une manière spécifique dans le brevet américain No 3 821 031 est de 710 OC. Récemment, les procédés conventionnels de fabrication de lingot ont été largement remplacés par la coulée continue étant donné que celle- ci présente des avantages qui sont évidents pour un Homme de l'Art. Etant donné le besoin de conserver l'énergie thermique dans la production d'acier, il a été récemment employé un procédé (mentionné dans la suite comme DR) dans lequel un toron coulé d'une manière continue n'est pas refroidi à la température ambiante mais est laminé directement à une 2 521039 2 - haute température maintenue et un procédé (mentionné dans la suite com- me HCR) dans lequel une brame coulée en continu est chargée dans un four de chauffage de brame à une haute température maintenue Au plus la température de maintenue dans une brame coulée en continu est élevée, au plus la quantité d'énergie thermique pouvant être conservée est gran- de Cependant, dans les aciers calés à l'aluminium, si la température d'une brame coulée en continu est maintenue au-dessus du point Ar 3, jusqu'à ce que le laminage à chaud $oit réalisé, il est impossible d'ob- tenir une précipitation satisfaisante de Al N même si l'on utilise le procédé d'enroulage connu proposé dans le brevet américain No 3 821 031 uvr te ra: vre co^tr"ise entre r et 71 Q d ans 12 phase de liamina Qe à chaud. L'un des buts de la présente invention est de réaliser d'une manière satisfaisante la précipitation de Al N au moyen d'un procédé, en vue de la fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid, dans lequel le'laminage continu est réalisé et la température d'une brame coulée en continu n'est pas abaissée au-dessous du point Ar 3, par exemple, la tem- pérature de l'acier est maintenue au-dessus du point Ar 3 entre la phase e zvutée en continu et la phase de laminage a chauc, de ce fait ren- dant possible la fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid présen- tant d'excellentes qualités de formage. La présente invention est caractérisée en ce qu'une tempéra- ture d'enroulement extrêmement haute d'au moins 780 O C est utilisée dans la phase de laminage à chaud essentiellement pour empêcher le vieillis- 2 D semert du à le précipitation de Al N, et ensuite la teneur en carbone d'une brayi E co Wse en continu est rendue très basse, par exemple, 0,005 e au plus, essentiellement pour empêcher 'écaillement orange sur une bande d'acier laminée à froid. La présente invention propose un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid ayant d'excellentes qualités de formage, comprenant les étapes suivantes: une coulée continue d'un acier contenant 0,005 ça de carbone au plus, entre 0,01 et 0,10 ' d'aluminium acide soluble et 0,006 d'azote au plus, le reste étant constitué d'acier et des impuretés iné- vitables; un laminage à chaud d'une brame coulée en continu; le maintien de la brame coulée en continu à une température supérieure au point Ar 3 jusqu'à ce qu'elle soit laminée à chaud; -3- un enroulement de la bande d'acier laminée à chaud à une température d'au moins 780 C; un laminage à froid de la bande d'acier laminée à chaud et un recuit continu de la bande d'acier laminée a froid pendant une courte période de temps. La présente invention est expliquée en référence avec les dessins. La figure 1 est une graphique illustrant la relation entre la température d'enroulement et l'allongement de la limite de résistance du au vieillissement. La fiaure 2 est une graphique illustrant l I relation entre la teneur en carbone d'une brame coulée en continu et le taux d'éc-iiie Ien' orange. Dans la figure 1, la courbe en trait continu indique la relation entre l'allongement de la limite de résistance et la température d'en- roulement pour des tôles d'acier laminées à froid fabriquées suivant les étapes suivantes: une coulée continue d'un acier calé à l'aluminiur contenant 0,002 ' de carbone, 0,15 %, de manganèse, 0,020 d de phosphore, 0,015 % de sulfure, 0,040, d'aluminium soluble, et O r C 32 d'azote; un maintien de la température des brames julées en continu à au moins 1.000 C; un laminage à chaud des brames coulées en continu sans les chauffer (procédé DR), à une température de fin de laminage de 900 C; un enroulement de la bande résultante laminée à chaud; un laminage à froid de la bande d'acier laminée à chaud; un recuit continu de la bande 2 E d'acier iaminée & froid à 900 'C pendant 60 secondes: et, erfin, ur. laminage de dcroutage de la bande d'acier recuite en continu à 0,8 Une température d'enroulement d'au moins 780 CC est nécessaire, comme il apparaît clairement de la figure 1, en vue de garder l'allongement de la limite de résistance très bas, par exemple 1 ' ou moins, et ainsi empêcher le vieillissement dû à la précipitation de Al N. La courbe en pointillé de la figure 1 est relative à des tôles d'acier laminées à froid produites selon le même procédé que celui uti- lisé pour fabriquer les tôles d'acier laminées à froid décrites ci- dessus à l'exception que les brames coulées en continu sont refroidies à la température ambiante et elles sont réchauffées à une température de laminage (refroidissement à la température ambiante et réchauffage). Des aciers calés à l'aluminium contenant jusqu'à 0,02 ' de carbone furent coulés en continu, maintenus à une température d'au moins 1 000 C 2 521039 4 - jusqu'au laminage à chaud, et ils furent laminés à chaud, ensuite enrou- lés, à une température de 700 O C, 750 'C et 800 O C respectivement La relation en l'apparition de l'écaillement orange dans le produit final et la température d'enroulement fût établie pour char-une de ces trois températures d'enroulement Les résultats sont illustrés à la figure 2. Comme il apparaît clairement de la figure 2, lorsque la tempé- r ature d'enroulement était de 700 O C, la teneur en carbone n'exerce pas la moindre influence sur l'existence de l'écaillement orange Cependant, quand la température d'enroulement fût de 750 ^C ou 800 OC, une augmen- 19 tation de la teneur en carbone provoque une forte augmentation dans le taux c existerce d'écaillage orange. Incidemment, le brevet américain No 3 821 031 revendique une teneur en carbone de 0,010 ' ou moins et décrit un acier calé à l'alu- minium ayant une teneur en carbone de 0,004 ', au plus bas De plus, le brevet américain No 3 821 031 revendique une température d'enroulement de 630 VC au plus bas, et décrit une température d'enroulement de 700 'C pour l'acier calé à l'aluminium mentionné ci-dessus Ainsi, l'art anté- rieur, y compris le brevet américain No 3 821 031 semble indiquer que de bonnes propriétés de surface peuvent être maintenues en gardant la température maximale d'enroulement à environ 700 O C au plus, ce qui supprime la croissance des grains. Selon une découverte faite par les présents inventeurs, le nitrure d'aluminium est précipité à une température d'enroulement d'au moins 780 CC, et de bonnes propriétés de surface, ce qui empêche l'ar- rivée du phénormène d'ézaillement -range, peuvent être obtenues en con- trôlant la teneur maximale en carbone, la teneur maximale en carbone étant de 0,005,, de préférence 0,003 ci. Le procédé selon la présente invention est maintenant décrit plus en détail. Le matériau de départ du procédé selon la présente invention est fabriqué d'une manière conventionnelle dans un convertisseur, et une installation de dégazage par le vide ou n'importe quelle autre ins- tallation connue de fabrication de l'acier L'acier en fusion obtenu est alors coulé en continu en utilisant une installation de coulée en con- tinu bien connue de façon à obtenir une brame Si on le veut, la tempé- rature d'une brame est aussi haute que possible de façon à réaliser ef- fectivement ces procédés DR et HCR De ce fait, un refroidissement très intense d'un brin pourra être évité pendant la coulée en continu. - Il est significatif dans la présente invention qu'une brame coulée en continu a la composition chimique suivante: une teneur en carbone de 0, 005 % au moins, de préférence 0,003 {, au moins, une teneur en aluminium sous forme d'acide soluble de 0,01 à 0,,40 ; une teneur en azote de 0, 006 Z au plus L'aluminium est un élément désoxydant, se compose avec l'azote et empêche la précipitation de l'azote. Une teneur en aluminium sous forme d'acide soluble inférieure à 0,010 c,, est trop basse pour'obtenir d'une manière satisfaisante la désoxydation et pour empêcher le vieillissement quand la teneur d'azote dun brin est la teneur usuelle, par exemple 0,036 a au plus En d'autres termes, une brame peut contenir 0,006 es d'azote au plus parce que la teneur d'aluminium sous forme d'acide soluble est telle qu'elle a été spécifiée ci-dessus. Cependant, en vue de supprimer le vieillissement dû à l'azote, la teneur en azote est préférablement aussi basse que possible, et de ce fait, le dégazage par le vide ou le soufflage combiné est réalisé pour enlever l'azote de l'acier en fusion Quand la teneur en azote dépasse 0,006, la quantité d'aluminium qui est ajoutée à l'acier en fusion pour empêcher le vieillissement est grande d'une manière désavantageuse. La teneur en silicium, phosphore, sulfure et autr Es n'est pas spécifique Cependant, quand la teneur en silicium, phosphore, sulfure, et-les autres est basse, les propriétés d'une tôle d'acier laminée à froid sont meilleures, comme cela est évident pour un Homme de métier. De préférence, la teneur en silicium est de 0,02 r, a-u plus, la teneur en phosphore de 0,03 À au plus, et la teneur en sulfure de 0,03 e au plus. La teneur en manganèse n'est pas spécifiée Habituellement, dans une brame coulée en continu, la teneur en manganèse n'est pas suf- fisamment haute pour détériorer la maléabilité à chaud; par exemple, la teneur en manganèse est approximativement de 0,5 & au plus Cependant, une teneur en manganèse de 0,30 a au plus est souhaitable du point de vue des qualités de formage du produit final. Une brame d'acier coulée en continu ayant la composition chi- mique décrite ci-dessus est maintenue au-dessus du point Ar 3 jusqu'à la phase de laminage à chaud C'est-à-dire que la température d'une brame coulée en continu est graduellement abaissée mais n'est pas abaissée ménie une fois au-dessous du point Ar 3 Quand la température d'une brame coulée en continu est telle que le laminage à chaud est faisable, on réalise 21039 6 - le procédé DR D'un autre côté, quand cette température est trop basse pour réaliser le laminage à chaud, le procédé HCR est réalisé et une brame coulée en continu est chauffée dans un four de chauffage à une température à laquelle le laminage à chaud est possible Une brame cou- lée en continu est laminée à chaud d'une manière conventionnelle, c'està-dire que l'on réalise d'abord un laminage de dégrossissage et ensuite un laminage de finition Une bande d'acier laminée à chaud est enroulée à une température de 780 'C ou plus, selon l'une des caractéristiques de la présente invention, avec comme résultat que les propriétés du matériau, notamment les propriétés contre le vieillissement et l'allon- gement, d'une tôle d'acier laminée à froid sont améliorées Ldne tempéra- ture d'enroulement de 780 CC ou plus peut être réalisée par différents moyens Le moyen le plus avantageux est de situer un enrouleur d'une manière adjacente au train de laminage à chaud La distance entre l'en- rouleur et le brin de finition du train de laminage à chaud peut être de 45 mètres ou moins Le nitrure d'aluminium AIN est précipité dans la bande d'acier laminée à chaud enroulée quand la température est amenée lentement d'une haute température d'enroulement à la tempé- rature ambiante, et la précipitation du nitrure d'alur:inium AIN est fa- vorisée quand la bande d'acier laminée à chaud enroulée est refroidie à l'aide de moyens d'isolation thermique Par exemple, la bande d'acier- laminée à chaud enroulée est recouverte par un couvercle d'isolement thermique. En vue d'accroître les propriétés de décapage d'une bande d'acier laminée à chaud, la bande d'acier laminée à chaud enroulée peut étre immergée dans de l'eau et peut être refroidie rapidement Le dépôt sur une bande d'acier refroidie rapidement peut facilement être enlevé. Une bande d'acier laminée à chaud qui présente une épaisseur de 2 à 5 mm fait l'objet successivement d'un décapage conventionnel, un laminage à froid, un recuit continu et un laminage de décroutage. Au cours du recuit continu, le cycle de température est tel que le chauffage rapide, maintenu entre 680 et 900 O C et alors le refroidisse- ment, sont réalisés successivement. La présente invention sera expliquée maintenant par un exemple. Dans l'exemple, les brames coulées en continu font l'objet successivement des étapes suivantes: la formation de bandes d'acier la- minées à chaud d'une épaisseur de 3,5 mm; le décapage; la formation de bandes d'acier laminées à froid d'une épaisseur de 0,8 mm; un recuit 21039 -7- continu, incluant un maintien à 800 OC pendant 60 secondes; et un la- minage de décroutage de 0,8 %. Dans le tableau, les aciers Nos 1, 2 et 5 ont fait l'objet du procédé DR, et les aciers Nos 3, 4 et 6 ont fait l'objet du procédé HCR Dans les aciers Nos 1 et 3, les bandes d'acier laminées à froid ne présentent pas d'écaillement orange, bien que les bandes d'acier laminées à chaud furent enroulées à une très haute température Quand la teneur en carbone fût élevée et la température d'enroulement fût très haute, comme dans l'acier No 2, le phénomène d'écaillement orange se produit sur la bande d'acier laminée à froid L'allongement de la limite de résistance (YP-El) des aciers Nos 1 et 3 est inférieur à 1 indiquant qu'une propriété contre le vieillissement fût obtenue à ceuse d'une naute température d'enroulement et d'une faible teneur en carbone. D'un autre côté, quand la température d'enroulement fût basse, comme dans les aciers Nos 5 et 6, un vieillissement important se produisit. L'acier No 7 fit l'objet d'un refroidissement à la tempéra- ture ambiante après une coulée continue et un réchauffage et il présente de bonnes propriétés anti-vieillissement et une bonne surface Cependant, étant donné que le procédé utilisé comporte un refroidissement de la brame roulée en continu à la température ambiante, il fût très désavan- tageux du point de vue de la conservation de l'énergie. w- (-n w' CD Comiposi tions chi (%) -3 x 10 No C Si Mn P s 220 10 10 150 10 10 200 20 10 '120 10 10 150 10 20 100 10 10 250 20 10 t', ('n I- L"n miques Tamip Temp Temp. la plus de de fi- basse chauf nitiori sol Ai Pl brame de la mi na cw jusqu' brame à alu la chaud mi nage à chaud (CC) (OC) (OC) 3,1 1000 900 2 5 1,8 3,5 4,0 37 2,8 2 5 Temp. aiibiante Tenmp. d'en- rou - le - ment (fl) 3-' C) Pro p r'i Ctée; mêc'a ni quti s y P T S ka/Mmm QM/0 n) 17,5 31,2 ,5 31,5 18,2 31,5 22,0 33 O 21,0 33 1 23,5 34,,. ,1 31 7 El (J 1 Corndi Vieill 1 isse- tions de ment ( 1000 C surface x 1 hj (X-êcai l-,- lement YP-El A-I orange) Il 2 ( $) kç 4 nln) 49,0 o ,0 x 47,8 o 44,3 x 43, 8 o 42,8 o ,5 o o 2,1 1,8 5,1 O,9 4,2 1, 4,7 2,8 6,0 3,3 6 8 1,0 4,14 Co Remarque Nos (Dj, (D pre sente invention; A-I est l'indice de vieillissement en kg/mm 2 - o t', Ln t', C> (A 21039 -9 - REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid présentant d'excellentes qualités de formage par une coulée en continu, un laminage à chaud, un laminage à froid, et un recuit en continu d'un acier calé à l'aluminium, dans lequel la température d'une brame coulée en continu n'est pas abaissée au-dessus du point Ar 3, caractérisé en ce que l'on utilise une haute température d'enroulement d'au moins 780 O C, et en plus que l'on a une teneur en carbone de la brame coulée en continu de 0,005 au plus. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on lu enroule la bande d'acier laminée à chaud à l'aioe d'un enrouleur disposé d'une manière adjacente au train de laminage à chaud. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance entre l'enrouleur et un banc final de finition du train de lami- nage à chaud peut être de 45 mètres ou moins. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dite bande d'acier laminée à chaud enroulée est refroidie à l'aide de moyens d'isolation thermique. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la teneur en carbone de la dite brame coulée en continu est de 0,003 % ou moins. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une brame coulée en continu contient en addition à 0,005, de carbone au plus, entre 0,01 à 0,10 /' d'aluminium sous forme d'acide soluble, et 0,006 t: d'azote au plus, le reste étant constitué d'acier et des impuretés inévi- tables. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la dite brame coulée en continu contient 0,5 % de manganèse au plus.