Brevet FR2651243A1 — publié le 19910301

La présente invention concerne un procédé de fabri- cation de feuillards et de plaques d'un acier inoxydable ferritique contenant du niobium, sous forme laminés à chaud et recuits au cours d'un seul traitement thermique, les bobines d'acier inoxydable ferritique ainsi obtenues ayant d'excellentes caractéristiques d'emboutissage moyen et profond ainsi que d'excellentes caractéristiques de rayure, après laminage à froid classique. Un procédé de laminage à chaud de plaques d'acier inoxydable ferritique contenant du niobium, connu dans la technique, est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique n 4 374 683 qui indique une température finale de laminage, dans le laminoir finisseur, inférieure ou égale à 850 C, et un recuit de la bobine résultante à des tempéra- tures comprises entre 950 et 1050 C. Cependant, l'opéra- tion de laminage indiquée dans le brevet précité ne peut être utilisée qu'avec des aciers ayant une faible teneur en carbone, c'est-à-dire ne dépassant pas 0,020 % en poids, si bien qu'il ne peut pas être utilisé avec les aciers dont le laminage est plus difficile. Les brevets brésiliens n PI 8100131 et PI 81007666 décrivent des procédés de fabrication de feuillards qui comprennent l'addition d'aluminium à l'acier inoxydable ferritique, ces procédés présentant l'inconvénient de nécessiter un double traitement thermique des bobines laminées à chaud pour que l'effet dit de formation d'une "poudre d'or" soit évité, cet effet apparaissant dans les feuillards laminés à froid fabriqués de manière classique à partir d'acier inoxydable ferritique contenant de l'alumi- nium. Dans les procédés décrits dans ces brevets brési- liens, les feuillards sont laminés à chaud à une tempéra- ture supérieure à 900 C et sont soumis à un premier traitement thermique à des températures comprises entre 700 et 1 100 C, avant un second traitement thermique réalisé à des températures comprises entre 700 et 900 C afin que le chrome diffuse, les feuillards étant ensuite refroidis à une température inférieure à 200 C. Le second traitement thermique est réalisé afin qu'il permette la diffusion du chrome dans les régions qui s 'appauvrissent en cet élément du fait de la précipitation du carbonitrure de chrome pendant le chauffage initial jusqu'à des températures de 1 100 C. Si ce traitement n'est pas réalisé, la résistance à la corrosion est réduite si bien que le défaut de formation de "poudre d'or" appa- raît dans les feuillards après laminage à froid. Les procédés précités ont l'inconvénient supplémentaire de nécessiter le réglage de la température de refroidissement et de nécessiter une réalisation particulière des installa- tions de recuit en continu des feuillards d'acier inoxy- dable ferritique recuit à chaud de manière que la diffusion du chrome soit assurée et empêche le défaut de la "poudre d'or". Dans ces installations spéciales, en plus des fours et de l'ensemble de refroidissement existant dans les installations classiques, un four supplémentaire et un ensemble supplémentaire de refroidissement doivent être incorporés. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités et elle concerne des feuillards et des plaques d'acier inoxydable ferritique, laminés à froid, ayant une aptitude élevée à l'emboutissage, mesurée par le coefficient Lankford (valeur R) pouvant atteindre 1,1, et un faible degré de rayure (inférieur à 1, sur une échelle allant de 0 à 5). Selon l'invention, un procédé de fabrication d'acier inoxydable ferritique contenant du niobium comporte les étapes suivantes: la coulée de lingots, la circulation du matériau sous forme de lingots dans un laminoir dégrossis- seur à plusieurs passes afin qu'un feuillard intermédiaire soit formé et la transmission du feuillard intermédiaire à un laminoir finisseur à plusieurs passes, avant recuit en continu et laminage à froid, et dans lequel, au cours des dernières passes du laminoir dégrossisseur, la température est comprise entre 900 et 950 C et la réduction d'épais- seur obtenue est comprise entre 35 et 50 % et, dans la dernière passe du laminoir finisseur, la température est inférieure à 900 C et la déformation est supérieure à %. Le procédé selon l'invention rend possible l'établis- sement de conditions idéales de traitement pendant le laminage de dégrossissage de l'acier inoxydable ferritique contenant du niobium et jusqu'à 0,06 % de carbone, par formation de la dimension granulaire idéale pour les bobines finales recuites et laminées à chaud, avec une réduction d'épaisseur idéale dans la dernière passe de laminage du laminoir finisseur. En outre, le procédé selon l'invention donne la possibilité d'utiliser une seule étape de traitement thermique après le laminage à chaud, si bien que le défaut de la "poudre d'or" est évité, et permet aussi l'utilisation des installations classiques de recuit en continu. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en élévation latérale d'une installation de fabrication d'acier inoxy- dable ferritique selon l'invention; la figure 2 est un graphique représentant la rela- tion existant entre la température de laminage de dégros- sissage et la recristallisation; les figures 3 et 4 représentent respectivement la structure colonnaire de la plaque formée par moulage d'un lingot et la structure métallographique de la plaque après laminage dégrossisseur; la figure 5 est un graphique représentant la varia- tion de la dimension granulaire en fonction de la défor- mation; la figure 6 est un graphique représentant la varia- tion de la tension en fonction de la température pour diverses vitesses de déformation; et la figure 7 est un graphique représentant la rela- tion entre la dureté et la température de recuit. Dans le procédé de l'invention, on utilise des aciers inoxydables contenant du niobium et ayant de façon générale la composition chimique suivante: - 0,40 à 1,00 % de niobium - 0,06 % au maximum de carbone - 15 à 20 % de chrome - 0,025 % au maximum d'azote le reste étant constitué de fer et des éléments résiduels présents en général dans les aciers inoxydables. Le procédé de fabrication d'un acier inoxydable ferritique selon l'invention est décrit en référence à la figure 1. La plaque d'acier inoxydable ferritique produite dans l'appareillage de coulée de lingots est chauffée dans un four 2 de réchauffage jusqu'à une température supérieure à 950 C et de préférence supérieure à 1 050 C. La plaque est alors traitée dans un laminoir dégrossisseur 3 de manière que, pendant les dernières passes, elle subisse des réductions d'épaisseur comprises entre 35 et 50 %, de préférence de 40 %, à une température comprise entre 900 et 950 C. Cette condition est obtenue au cours d'un traite- ment réalisé avec une vitesse réduite de déformation car, de cette manière, au cours du laminage, la chute de tempé- rature donne les conditions d'obtention des températures spécifiées précédentes. La figure 2 représente la relation entre la température du laminage de dégrossissage et la réduction d'épaisseur de manière que la recristallisation puisse se produire. On observe que la recristallisation du matériau commence pour une réduction d'épaisseur de 25 %, à une température de 950 C. Lorsque la température donnant une réduction d'épaisseur de 40 % est atteinte, la fraction de recristallisation est de 70 %. Dans ces conditions, la structure grossière moulée résultant de l'opération de coulée en continu du lingot est totalement rompue et une structure cristallisée et homogène tout à fait nouvelle est obtenue, avec une dimension granulaire comprise entre 60 et pm. Les figures 3 et 4 représentent respectivement la structure colonnaire d'une plaque formée du lingot moulé et la- structure métallographique de la plaque après laminage de dégrossissage. Cette opération ne dépend pas de l'utili- sation d'un agitateur magnétique pour la rupture des grains colonnaires dans la structure veineuse du lingot 1 formé par coulée en continu. Le matériau quittant le laminoir 3 de dégrossissage pénètre dans un laminoir finisseur 4 qui peut travailler avec une vitesse de déformation inférieure à 40 s1 a une température comprise entre 800 et 850 C. Au cours du traitement dans ce laminoir, le matériau subit une baisse de température et, pour que les conditions soient idéales, la température de la dernière passe doit être inférieure à 900 C et de préférence de l'ordre de 750 C et très avantageusement de 730 C, et une déformation supérieure à 35 * doit être obtenue. De cette manière, une dimension granulaire comprise entre 30 et 50 Vm et de préférence inférieure à 40 pm est obtenue après recuit du feuillard. La figure 5 représente la variation de dimension granulaire en fonction de la déformation, et on peut noter que la réduction de la dimension granulaire a tendance à rester constante pour la valeur de 40 %. En conséquence, pour que la dimension granulaire soit minimale, la réduction d'épaisseur doit dépasser 40 % et la température doit être inférieure à 750 C. Cette condition n'est possible que par utilisation d'un laminoir 4 qui peut travailler avec une faible vitesse de déformation, c'est-à- dire une vitesse -1 inférieure à 40 s. Ceci est dû au fait que, comme la résistance mécanique du matériau est très sensible à la variation de la vitesse de déformation lorsque le matériau est traité à basse température et avec des vitesses élevées de déformation, les forces de laminage atteignent des valeurs élevées et le traitement devient impossible. La figure 6 représente la variation de la tension moyenne dans le plan (s) en fonction de la température pour plusieurs vitesses de déformation. Après le traitement décrit, la bobine laminée à chaud est refroidie à température ambiante et présente une structure durcie ayant une énergie élevée de déformation. Après refroidissement de la bobine, elle est recuite dans une installation classique de recuit en continu. Le rôle de ce recuit est de fournir l'énergie thermique d'activation de la cristallisation totale de la structure déformée qui, avec la déformation choisie, donne les grains affinés. La température de recuit doit être comprise entre 900 et 1 100 C, une recristallisation totale étant conser- vée dans cette plage sans augmentation de la dimension granulaire. La figure 7 représente la variation de dureté en fonction de la température de recuit pour un matériau traité par le procédé de l'invention. Comme on peut le noter facilement, à partir de 900 C, la dureté atteint un niveau représentatif du matériau recristallisé (70 à 78 Brinnel HRB). L'acier traité dans ces conditions est totalement recristallisé et présente une dimension granu- laire comprise entre 30 et 40 pm. L'affinement obtenu dans la structure du matériau, c'est-à-dire une dimension de grain inférieure à 40 pm, après le recuit à chaud de la bobine, est le facteur qui détermine le fait que le maté- riau est prêt à être laminé à froid afin qu'il donne des valeurs R élevées et un faible degré de rayure. Les feuillards résultants sont alors laminés à froid par mise en oeuvre des procédés classiques. A titre d'illustration du procédé selon l'invention, la suite du présent mémoire indique les résultats obtenus pendant la fabrication de 60 t d'acier inoxydable fer- ritique. Tableau 1 Composition chimique en % en poids Coulée C Si Mn P S Cr Nb N a 0,021 0, 49 0,27 0,028 0,003 16,70 0,44 0,015 b 0,034 0,27 0,28 0,029 0,005 16,66 0,49 0,018 Les plaques formées ont été réchauffées jusqu'à 1 050 C, laminées dans le laminoir 3 de dégrossissage avec une réduction d'épaisseur supérieure à 40 % dans la der- nière passe et à des températures comprises entre 900 et 920 C. Les plaques ainsi traitées ont pénétré dans le laminoir finisseur "Steckel" 4 à des températures comprises entre 800 et 850 C. Dans la dernière passe, elles ont été laminées à une température inférieure à 750 C, correspon- dant à des réductions d'épaisseur supérieures à 40 % et à -1 des vitesses de déformation inférieures à 40 s. Les bobines laminées à chaud ont été recuites à des tempéra- tures comprises entre 930 et 980 C dans des installations de recuit en continu d'acier inoxydable et ont été soumises enfin à un laminage à froid et à un recuit final. En conséquence, des feuillards et des plaques d'acier inoxydable ferritique contenant du niobium ont été obtenus sans le défaut de la "poudre d'or" et avec d'excel- lentes propriétés d'emboutissage et de rayure comme indiqué dans le tableau II. Tableau II Coefficients d'emboutissage et de rayure Coulée Emboutissage Rayure (valeur R) a 1,3 0,0 b 1,2 0,5 (*) la rayure est mesurée sur une échelle allant de 0 à 5, la qualité la plus mauvaise étant représentée par 5. Le tableau III représente d'autres caractéristiques d'un des aciers qui peut être fabriqué selon l'invention. Tableau III Données relatives à la résistance mécanique et aux caractéristiques d'emboutissage d'un acier 430+Nb Acier Limite Résistance Allonge- Dureté "ERICHSEN" élastique à la trac- ment (%) (HRB) (mm) MPa tion 430+Nb 279 459 31 75 9,4 Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple non limitatif et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'acier inoxydable ferri- tique contenant du niobium, comprenant les étapes de coulée de lingots, de circulation du matériau sous forme de lingots dans un laminoir (3) de dégrossissage à plusieurs passes afin qu'un feuillard intermédiaire soit formé, et de circulation du feuillard intermédiaire dans un laminoir finisseur (4) à plusieurs passes, avant recuit en continu et laminage à froid, le procédé étant caractérisé en ce que, dans les dernières passes du laminoir de dégrossissage (3), la température est comprise entre 900 et 950 C et la réduction d'épaisseur obtenue est comprise entre 35 et %, et en ce que, dans la dernière passe dans le laminoir finisseur (4), la température est inférieure à 900 C et la déformation est supérieure à 35 %. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réduction d'épaisseur de la dernière passe dans le laminoir de dégrossissage (3) est de 40 %. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la dernière passe du laminoir finisseur (4), la température est inférieure à 750 C et la déformation est d'environ 40 %. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température, pendant la dernière passe du lami- noir finisseur (4), est de 730 C. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la dimension granulaire résultante, après le lami- noir finisseur (4), varie entre 30 et 50 pm. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le recuit en continu comprend un traitement ther- mique unique à des températures comprises entre 900 et 1 100 C. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la température de recuit est comprise entre 900 et 980 C. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la température de recuit est de 950 C. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'acier contient 0,40 à 1,00 % de niobium, 0,06 % au maximum de carbone, 15 à 20 % de chrome et 0,025 * au maximum d'azote, le reste étant formé de fer et des élé- ments résiduels habituellement présents dans les aciers inoxydables.