Brevet FR2678641A1 — publié le 19930108

ACIER A EMBOUTISSABILITE AMELIOREE ET PROCEDE DE FABRICATION DE TOLES DESTINEES A L'EMBOUTISSAGE L'invention concerne les aciers pour emballages destinés à être emboutis Plus particulièrement elle concerne un procédé de fabrication de tôles en acier, destinées à la fabrication par emboutissage par retreint de boites ou récipients tels que des boites dites "boîtes deux pièces", notamment des boîtes boisson, ainsi que le produit obtenu. L'utilisation croissante du procédé d'emboutissage dans la fabrication d'emballages métalliques nécessite le développement de tôles d'acier de très faibles épaisseurs, ou fers minces (fer-blanc ou fer chromé) toujours plus performants du point de vue formabilité et résistance mécanique de l'emballage, récipient ou boîte, embouti. Selon les techniques courantes actuelles, ces produits sont habituellement obtenus par un procédé comportant notamment une phase de recuit sur base. Cependant l'emboutissabilité des produits ainsi obtenus est insuffisante pour les mises en oeuvre les plus sévères c'est-à-dire lorsque les fers doivent être très fortement déformés par emboutissage. Ce problème est d'autant plus important que les fers pour emboutissage tendent à avoir une épaisseur de plus en plus faible En effet l'amélioration des caractéristiques mécaniques des aciers pour emballage autorise la fabrication de boîtes ou récipients de très faible épaisseur sans nuire à la tenue mécanique de ceux-ci Par contre ces épaisseurs faibles induisent des contraintes particulières pour l'emboutissage de tels fers, pour lesquels on recherche un coefficient d'anisotropie élevé et un anisotropie plane faible. Dans le but d'obtenir ces caractéristiques l'invention a pour objet un acier à emboutissabilité améliorée caractérisé en ce qu'il contient du carbone dans une proportion inférieure à 0,015 %, du manganèse dans une 2 2678641 proportion de 0,15 à 0,25 %, du soufre dans une proportion inférieure à 0,012 % et de l'aluminium dans une proportion inférieure à 0,04 %, toutes ces valeurs étant pondérales. Selon une autre caractéristique, la composition pondérale de l'acier à emboutissabilité amélioré selon l'invention est la suivante: de 0,005 à 0,015 % de carbone; de 0,15 à 0,25 % de manganèse; de O à 0,04 % d'aluminium; de O à 0,012 % de soufre; de O à 0,010 % de phosphore; de O à 0,007 % d'azote le reste étant du fer. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de tôles minces en acier à emboutissabilité amélioré, caractérisé en ce qu'il comporte notamment les opérations suivantes: élaboration en convertisseur d'un acier ayant la composition ci-dessus; laminage à chaud entièrement en domaine austénitique; bobinage à une température supérieure à 700 QC; recuit continu après laminage à froid à une température inférieure à 700 'C. Préférentiellement, l'acier est élaboré en convertisseur selon le procédé LWS avec soufflage d'argon. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple. On élabore en convertisseur LWS avec soufflage d'argon un acier de composition: C = Il 10-3 % Mn = 187 P = 4 N = 4,5 " Al= 8 S = 6 3 2678641 le reste étant du fer. Cet acier est coulé en continu de manière classique, puis laminé à chaud avec une température de fin de laminage de 8700, et bobiné à une température de 710 *C. Après laminage à froid jusqu'à une épaisseur de 0,23 mm, la tôle mince obtenue est soumise à un recuit en continu à une température inférieure à 7000 C, par exemple 6600 C, puis relaminée jusqu'à une épaisseur de 0,18 mm. On notera que les teneurs en manganèse et en soufre sont optimisées pour garantir simultanément une bonne forgeabilité lors du laminage à chaud, et une bonne emboutissabilité de la tôle mince finalement obtenue En effet, une réduction de la teneur en manganèse est favorable pour ce qui concerne la texture finale de la tôle, mais si cette teneur est trop faible, il peut se poser des problèmes de forgeabilité. La teneur en carbone réduite, obtenue grâce à l'élaboration en convertisseur LWS avec soufflage d'argon, associée à un bobinage à haute température favorise l'emboutissabilité de la tôle mince finalement obtenue. Par ailleurs la faible teneur en aluminium permet d'éviter sa précipitation lors du recuit, ce qui est également favorable pour l'emboutissabilité. La combinaison de ces différents facteurs permet l'obtention d'une bonne emboutissabilité de la tôle mince, avec un recuit à basse température, laquelle est exigée pour un recuit continu de tôles très minces, dont l'épaisseur peut être inférieur à 0,20 mm En effet les techniques actuelles de recuit continu ne permettent pas de traiter à haute température de telles tôles qui, sous l'effet de températures élevées et de la grande vitesse de défilement, risqueraient de fluer et former des plis, perturbant ainsi le processus de recuit et dégradant la qualité de la tôle. Le tableau ci-dessous indique pour différentes compositions d'acier et conditions de laminage et bobinage à chaud les valeurs du coefficient d'anisotropie " F " et de la valeur de "AC"' de la tôle mince obtenue après laminage à froid et recuit La valeur "r " est déterminée par des essais de traction uniaxiale après recuit La valeur " t C", qui exprime le niveau de cornes5 d'emboutissage, est mesurée par méthode magnétique après relaminage Cette valeur est corrélée à la valeur de l'anisotropie plane "Ar". Acier selon l'invention recuit en Acier classique Acier classique continu avec recuit baseen recuit continu e.1 ex1 ex 2 ex 3 Composition (en 10-3 %) C 10 11 7 60 43 Mn 167 187 231 310 271 P 6 4 6 11 8 N 4,5 4,2 4,2 5,5 4,5 AI 8 I 4 13 55 53 S 7 6 10 18 15 Température de fmin de laminage890 870 885 860 860 (OC) Température de bobinage ( C)715 710 720 570 710 r 1,65 1,62 1,61 1,61 1,30 AC -0,18 -0,18 0,20 0,39 0,35 On constate que par rapport aux aciers classique selon l'Art antérieur, le coefficient d'anisotropie de la tôle mince en acier selon l'invention est au moins aussi élevé, et surtout que l'anisotropie plane (corrélée à "AC") est considérablement réduite, ce qui correspond à une emboutissabilité nettement améliorée. X 2678641 REVENDICATIONS 1) Acier à emboutissabilité améliorée, caractérisé en ce qu'il contient du carbone dans une proportion inférieure à 0,015 %, du manganèse dans une proportion de 0,15 à 0,25 % du soufre dans une proportion inférieure à 0,012 % et de l'aluminium dans une proportion inférieure à 0,04 %, ces proportions étant pondérales. 2) Acier selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa composition pondérale est la suivante: de 0,005 à 0,015 % de carbone; de 0,15 à 0,25 % de manganèse; de O à 0,04 % d'aluminium; de O à 0,012 % de soufre; de 0, à 0,007 % d'azote le reste étant du fer. 3) Procédé de fabrication de tôles minces en acier destinées à l'emboutissage, caractérisé en ce qu'il comporte notamment les opérations suivantes: élaboration en convertisseur d'un acier de composition selon l'une des revendications 1 et 2. laminage à chaud entièrement en domaine austénitique; bobinage à une température supérieure à 700 C; recuit continu à une température inférieure à 7000 C. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'acier est élaboré en convertisseur LWS avec soufflage d'argon. 5) Tôle mince destinée à l'emboutissage, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une des revendications 3 et 4.