Brevet FR2689907A1 — publié le 19931015

La présente invention concerne un procédé de production d'une tôle d'acier par recuit continu qui peut être utilisée pour la production d'articles tels que des boîtes en acier produites par emboutissage- étirage ("procédé D+I") ainsi que d'autres produits. Les boîtes en aluminium et en acier produites par le procédé D+I, à savoir des boîtes "étamées", sont largement utilisées dans la production de récipients pour boissons, par exemple de récipients pour les boissons gazeuses et la bière, ainsi que dans la production de récipients pour les aliments conditionnés en boîtes, etc L'expression "boîte produite par le procédé D+I" est utilisée dans l'industrie pour désigner une boîte en acier produite par étirage et emboutissage ou compression et durcissement La tôle d'acier utilisée dans la formation des boîtes D+I est caractérisée avantageusement par des propriétés excellentes d'aptitude au façonnage et de résistance à la corrosion. Actuellement, la tôle d'acier utilisée dans la production des boîtes D+I a été produite conformément à la norme Japanese Industrial Standard (JIS) de manière à répondre à la désignation de degré d'affinage thermique T-1, T-2 ou T-3 pour une tôle d'acier doux Dans la production de cette tôle d'acier, on utilise habituellement des procédés de recuit discontinu qui nécessitent de longs temps d'égalisa- tion qui contribuent à de longs temps de recuit et à d'autres inconvénients associés tels que des coûts excessifs de production et de gestion En outre, dans ces procédés, il existe une tendance à l'accumulation de poussière en surface sur la tôle d'acier à la mauvaise résistance à la corrosion du produit fini En outre, au cours de la formation de la boîte, des températures non uniformes, par exemple des températures de bobinage différentes, sont observées dans la tôle d'acier, ce qui contribue davantage à une résistance insuffisante à la corrosion du produit fini. Récemment, un procédé de production d'une tôle d'acier doux par un processus de recuit continu, destiné à être utilisé dans la production de boîtes D+I a été proposé dans la demande de brevet japonais mise à l'Inspection Publique N O Hei 2-118024 Dans ce procédé, une brame produite par coulée continue et calmée à l'aluminium, renfermant moins de 0,004 % en poids de carbone, est laminée à chaud, décapée, puis laminée à froid et soumise à un recuit continu de manière classique, suivant la description précitée Une tôle d'acier ayant subi un recuit continu est généralement produite avec un indice de dureté Rockwell inférieur à 50 (HR-30 T). En général, dans les procédé de recuit continu, une tôle d'acier continu est soumise à un laminage d'endur- cissement ou un laminage à froid au moyen d'un module de laminage convenable (par exemple le laminage appelé laminage à double réduction), puis subit un traitement de surface tel qu'un étamage, etc. Pour améliorer le vieillissement et obtenir une qualité convenable de compression, il est souhaitable qu'une brame produite par coulée continue contienne du Nb en une quantité d'environ 0,01 à 0,03 % en poids, avec une grande aptitude à la fixation du carbone Cependant, dans les procédés classiques de recuit, lorsque la quantité de Nb devient supérieure à environ 0,01 % en poids, la température de recristallisation d'un procédé de recuit continu devient excessivement élevée (supérieure à 730 'C) En outre, dans un recuit continu classique, un flambage à chaud se produit couramment (surface irrégulière d'un acier par chauffage ou refroidissement) et il est difficile de produire des tôles. En outre, il se pose un problème d'accroissement de l'utili- sation d'énergie thermique pour le recuit. En conséquence, eu égard à ce qui précède, un objectif de la présente invention consiste à rendre possible la mise en oeuvre d'un procédé de recuit continu à une température de recuit relativement basse. Un autre objectif de la présente invention consiste à proposer un procédé de production de tôles d'acier par recuit continu à partir d'une brame formée par coulée continue, à teneur ultra-basse en carbone, renfermant du Nb. D'autres caractéristiques et avantages ressor- tiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente graphiquement la relation entre la température de recuit et le coefficient de dureté dans un procédé de recuit continu conforme à la présente invention, et dans un procédé proposé à titre d'exemple comparatif. La figure 2 représente graphiquement la relation entre la température de recuit et l'Intensité de Pôle de l'ingrédient ( 222) dans un procédé de recuit continu conforme à la présente invention, et dans un procédé proposé à titre d'exemple comparatif. La figure 3 représente graphiquement la relation entre la température de recuit et l'Intensité de Pôle de l'ingrédient ( 100) dans un procédé de recuit continu conforme à la présente invention et dans un procédé proposé à titre d'exemple comparatif. La figure 4 représente graphiquement la relation entre le temps de recuit et le coefficient de dureté dans un procédé de recuit continu conforme à la présente invention et dans un procédé proposé à titre d'exemple comparatif. Conformément à la présente invention, les objectifs précités sont atteints par mise en oeuvre du procédé suivant: une brame produite par coulée continue et calmée à l'aluminium, à teneur ultra-basse en carbone, ayant une teneur en carbone inférieure à environ 0,03 t en poids, est tout d'abord laminée à chaud, puis décapée et ensuite laminée à froid, et est soumise à un recuit continu pour la production d'une tôle d'acier ayant subi un recuit continu, la teneur en Nb de la brame formée par coulée continue allant d'environ 0,01 à 0,03 % en poids et la teneur en P étant inférieure à environ 0,005 % en poids, et la température de recuit au cours du recuit continu étant non supérieure à environ 7200 C. La coulée continue mise en oeuvre dans le procédé de la présente invention utilise une brame d'acier calmée à l'aluminium Tel qu'il est utilisé dans la présente inven- tion, le terme "calmée" désigne, comme cela est connu dans l'industrie, la désoxydation d'un métal, par exemple pour abaisser la teneur en oxygène dissous de l'acier pour améliorer la qualité de cet acier Le durcissement par vieillissement qui peut se produire par la présence de N dissous après laminage d'endurcissement ne se produit pas avec une tôle d'acier, ayant subi un recuit continu, produite à partir de la brame En outre, la teneur en carbone étant faible, par exemple inférieure à environ 0,003 % en poids, l'acier obtenu est en totalité de l'acier doux. En outre, puisque la brame formée par coulée continue contient du Nb en une quantité d'environ 0,01 à 0,03 % en poids, le C dissous est fixé par le Nb Le durcis- sement par vieillissement qui peut résulter de la présence de C dissous ne se produit pas et l'étirabilité est améliorée. Lorsque le Nb est présent en une quantité non supérieure à environ 0,01 % en poids, cet effet n'est pas suffisamment important. D'autre part, les effets avantageux mentionnés ci-dessus n'augmentent pas habituellement à un degré ap- préciable quelconque et les coûts de production deviennent importants lorsque le Nb est présent en une quantité supé- rieure à environ 0,03 % en poids Dans le cas de P présent en des quantités inférieures à environ 0,005 % en poids, il a été trouvé qu'une recristallisation peut être effectuée à des températures égales ou inférieures à environ 720 'C dans un procédé de recuit continu conforme à la présente invention. En conséquence, il est rare dans la présente invention que se produise un flambage à chaud et un refroidissement dans le procédé de recuit continu de la présente invention. La présente invention sera mieux comprise en rapport avec la description suivante des formes de réalisa- tion préférées. Exemple 1 Après mise en oeuvre d'un dégazage sous vide et d'une décarburation d'acier fondu dans un four rotatif, les étapes suivantes sont mises en oeuvre. Tout d'abord, une billette formée par coulée continue est produite par un dispositif de coulée continue, à la sortie d'un convertisseur, dans lequel du Al est ajouté, et la billette subit un traitement de calmage Dans cette forme de réalisation préférée, la brame formée par coulée continue comprend les ingrédients suivants: C:0,003 % en poids, Si:0,03 % en poids, Mn:0,10 à 0,20 % en poids P:0,005 % en poids, S:0,02 t en poids, Al en solution:0,03 à 0,07 % en poids, N:0,003 % en poids, la quantité restante étant représentée par les impuretés inévitables. La brame résultante formée par coulée continue est laminée à chaud à une température supérieure à Ar 3 et est bobinée à une température de bobinage supérieure à 650 C. Puis ce feuillard formé à chaud est décalaminé avec un acide autant de fois que cela est approprié, un feuillard formé à froid est produit à partir de celui-ci par laminage à froid, à un module de laminage de préférence supérieur à 90 % Ce feuillard formé à froid, même avec une température de recuit inférieure à 720 'C lors du recuit continu, subit une recris- tallisation. Ce feuillard formé à froid est soumis à un recuit continu à une température de recuit inférieure à 7200 C pour la production d'une tôle d'acier formée par recuit continu. Le coefficient de dureté après recuit continu est inférieur à 50 HR 30 T La tôle d'acier formée par recuit continu est caractérisée par le coefficient de dureté du produit final, correspondant au degré d'affinage thermique (T-1, T-2, T-3, T-4, etc), et est soumise à un laminage d'endurcissement ou un laminage par étirage et ré-étirage ("procédé D+R") et est transformée en une tôle d'acier mince La tôle d'acier formée à froid est utilisée telle quelle ou est soumise à un traitement de surface consistant en un étamage ou un traite- ment similaire et devient une tôle d'acier étamée ou un produit similaire. Exemple 2 En se référant à la figure 1, une brame formée par coulée continue, contenant une faible quantité de P, conformément à la présente invention (appelée brame A, sur la figure 1), est soumise à un laminage à chaud à une tempéra- ture de finissage de 880 'C et une température de bobinage de 620 'C au cours du chauffage. Après mise de la brame sous forme d'un feuillard formé à chaud de 2,3 - mm d'épaisseur, le feuillard est décapé à plusieurs reprises, puis laminé à froid à un module de laminage de 90 % pour produire un feuillard formé à froid de 0,23 mm d'épaisseur Dans cet exemple d'une forme appréciée de réalisation de la présente invention, la brame continue A possède la composition suivante: C:0,0020 % en poids, Si:0,02 % en poids, Mn:0,16 % en poids, P:0,003 % en poids, S:0,002 % en poids, Al soluble:0,055 % en poids, N:0,0021 % en poids, Nb:0,019 % en poids, la quantité restante étant réprésentée par les impuretés. Exemple comparatif 1 Dans un exemple comparatif, une brame formée par coulée continue, renfermant la quantité classique de P (désignée sous le nom de brame B sur la figure 1), est soumise à un laminage à chaud et à un laminage à froid pour produire un feuillard formé à froid ayant une épaisseur de 0,23 mm, dans des conditions identiques aux conditions de production de la brame A ci-dessus. La brame continue B de cet exemple comparatif possédait la composition suivante: C:0,0023 t en poids, Si:0,02 % en poids, Mn:0,15 % en poids, P:0,019 % en poids, S:0,002 % en poids, Ai soluble:0, 047 % en poids, N:0,0018 % en poids, Nb:0,019 % en poids, le reste de la composition étant constitué des impuretés. Les brames A et B ont été comparées par chauffage de chaque brame à une vitesse de 10 'C/seconde dans un four de recuit continu (gaz constitué par l'atmosphère du foyer ou par NH gazeux) à diverses températures de recuit, maintien de chaque brame pendant 30 secondes à chaque température de recuit, puis refroidissement à 50 C à une vitesse de 40 'C/se- conde Après refroidissement, la structure d'agrégat d'échan- tillons d'essai des deux brames A et B a été étudiée par mesure du coefficient de dureté, observation de la structure et mesure de la résistance à la réflexion des rayons X au moyen d'un microscope optique, les brames A et B étant maintenues à température ambiante Après chauffage à une vitesse de chauffage de 10 'C par seconde avec une température de recuit de 7200 C à 760 C O (dans le cas de l'échantillon d'essai provenant de la brame B, une température de 760 C a été utilisée), et maintien de cette température pendant dif- férents temps, une mesure du coefficient de dureté de chaque échantillon d'essai qui a été refroidi à température ambiante a été effectuée. Les résultats de la mesure de coefficient de dureté, lors de la modification de la température de recuit, sont représentés sur la figure 1 Comme le montre la figure 1, la température de recristallisation dans le cas de l'échantillon d'essai provenant de la brame A conforme à la présente invention est égale à 720 'C, et la température de recristallisation dans le cas de l'échantillon d'essai provenant de la brame classique et comparative B est égale à 7600 C d'après le résultat mentionné sur la figure 1 et le résultat de l'observation au microscope Comme pour la modification de structure, de la manière représentée sur la figure 3 et la figure 2, dans le cas de la même température de recuit, l'échantillon d'essai provenant de la brame A possède quelques ingrédients de plus ( 222) et quelques ingrédients de moins ( 100) que l'échantillon d'essai prove- nant de la brame B, ce qui signifie que la valeur de l'indice Lankford est élevée et que l'échantillon présente une étirabilité excellente Par ailleurs, il n'existe guère de différences entre l'ingrédient ( 211) et l'ingrédient ( 100) (l'illustration est omise). Le résultat de mesure du coefficient de dureté lors de la modification du temps d'égalisation est représenté sur la figure 4 Dans le cas de l'échantillon d'essai provenant de la brame A, la diminution du coefficient de dureté après un temps de recuit excédant 60 secondes ne s'est pas produite mais, comme pour l'échantillon d'essai provenant de la brame B, le coefficient de dureté a diminué progres- sivement lorsque le temps de recuit a augmenté. Exemple 3 A titre d'exemple comparatif supplémentaire, une brame formée par coulée continue (brame C) qui possède la composition suivante: C:0,0021 t en poids, Si:0,02 % en poids, Mn:0,16 % en poids, P:0,007 % en poids, S:0,002 % en poids, Al soluble:0,050 % en poids, N:0,0020 % en poids, Nb:0,019 % en poids, le reste consistant en impuretés, est soumise à un laminage à chaud et un laminage à froid pour produire un feuillard froid ayant une épaisseur de 0,23 mm, dans des conditions identiques à celles utilisées dans la production des brames A et B, suivant la description précitée. Après le chauffage de l'échantillon d'essai, qui a été produit au moyen de ce feuillard formé à froid, à diverses températures de recuit avec une vitesse de chauffage égale à 10 'C/seconde, et au moyen d'un foyer de recuit continu pour l'examen, avec maintien de l'échantillon pendant secondes à chaque température de recuit, cet échantillon a été refroidi à 50 C à une vitesse de 10 'C/seconde, puis le procédé précité a été mis en oeuvre La mesure du coefficient de dureté et l'observation au moyen d'un microscope optique des échantillons d'essai laissés à température ambiante ont montré qu'une température de recristallisation de 737 C est requise. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple précité Elle s'applique à la production d'une tôle d'acier convenant pour l'utilisation comme tôle d'acier pour la production de boîtes, comme tôle d'acier pour appareils électroniques domestiques, comme tôle d'acier pour auto- mobile, etc. De la manière indiquée, la présente invention propose l'utilisation d'une brame formée par coulée continue, contenant du Nb et à teneur en carbone ultra-basse. La présente invention propose également un procédé de production d'une tôle d'acier formée par recuit continu qui utilise la brame formée par coulée continue contenant du Nb et à teneur en carbone ultra-basse de la présente invention et rend possible un recuit continu à une température de recuit relativement basse, en évitant le flambage à chaud qui est fréquent dans les procédés classi- ques de recuit continu, et qui rend possible une production efficace de tôles. La présente invention possède également pour effet avantageux des coûts réduits en énergie thermique et une amélioration de l'étirabilité de la tôle d'acier produite par recuit continu dans la présente invention. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. il REVENDICATIONS 1 Procédé de production d'une tôle d'acier formée par recuit continu, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre à un recuit à une température égale ou inférieure à environ 720 'C une brame formée par coulée continue et calmée à l'aluminium, comprenant une quantité de carbone égale ou inférieure à environ 0,003 % en poids, une quantité de Nb comprise dans l'intervalle d'environ 0,01 % en poids à une valeur égale ou inférieure à environ 0,03 % en poids, et une quantité de phosphore égale ou inférieure à environ 0,005 % en poids. 2 Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que, avant recuit, la brame calmée à l'aluminium formée par coulée continue est tout d'abord laminée à chaud, décapée, puis laminée à froid - 3 Tôle d'acier, caractérisée en ce qu'elle est produite par le procédé suivant la revendication 2. 4 Tôle d'acier produite par le procédé suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle a été étamée. 5 Article, caractérisé en ce qu'il a été produit au moyen de la tôle d'acier suivant la revendication 3. 6 Article, caractérisé en ce qu'il a été produit au moyen de la tôle d'acier suivant la revendication 4.