Brevet FR2704238A1 — publié le 19941028

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication sous forme de bobines d'une bande d'acier laminée à chaud et destinée plus particulièrement à être relaminée à froid après dérivage ou refendage. Généralement, pour fabriquer des bobines d'acier, on lamine une brame issue par exemple d'une coulée continue en la faisant passer à travers des cages successives de laminoir pour en diminuer l'épaisseur. Cette opération de laminage s'effectue à chaud et la température de la bande d'acier à la sortie de la dernière cage de laminoir est d'environ 800 à 850"C. La bande d'acier sortant de la dernière cage de laminoir est alors bobinée et stockée avant d'être expédiée aux clients chez qui elle va subir un relaminage à froid pour en diminuer encore l'épaisseur dans le but de réaliser des tôles fines, par exemple destinées à l'automobile, l'électroménager. Une telle bande d'acier a une structure métallurgique tout à fait adaptée au laminage à froid. Lorsque la bande d'acier sort de la dernière cage de laminoir à 850"C et est bobinée, elle présente une structure austénitique. Le fait que la bande d'acier soit bobinée, elle subit un refroidissement naturel différentiel entre les rives et le coeur. En effet, les rives de la bande d'acier bobinée sont directement en contact avec l'air ambiant et se refroidissent plus rapidement que le coeur. A environ 650"C, l'austénite se transforme en perlite lamellaire ou ferrite perlite avec perlite lamellaire. Du fait du refroidissement différentiel de la bande d'acier, la structure est très grossière au niveau du coeur et plus fine au niveau des rives de ladite bande. Or, on sait que la résistance mécanique de l'acier à structure perlitique lamellaire est inversement proportionnelle à l'espacement interlamellaire. Le refroidissement lent du coeur de la bande d'acier ayant entraîné la formation d'une structure grossière à grand espacement interlamellaire, le coeur de cette bande est ductile et donc tout à fait adapté à subir un laminage à froid. Le refroidissement plus rapide des rives de la bande d'acier ayant entraîné la formation d'une structure plus fine à espacement interlamellaire moins important, ces rives sont donc moins ductiles et résistent bien à la formation de criques. Des problèmes apparaissent lorsque les rives de la bande d'acier sont cisaillées ou lorsque la bande d'acier est refendue avant d'être laminée à froid. Il est en effet courant de cisailler les rives de la bande d'acier avant de l'engager dans la première cage de laminoir à froid pour éliminer les défauts des bords de ces rives issus du laminage à chaud qui sont amplifiés après le laminage à froid. Il est également courant de refendre la bande d'acier avant de la laminer à froid en deux ou trois bandes de plus petite largeur. C'est plus particulièrement le cas des bandes destinées au feuillardière. Dans ce cas, la bande d'acier destinée à être laminée à froid ne présente plus qu'unie structure perlitique grossière partout, y compris au niveau des rives. Les rives ne résistant plus correctement à la formation de criques, on assiste au cours du laminage à froid à l'apparition de criques au niveau des rives, voire même parfois à une casse de cette bande au moment de l'engagement dans le laminoir ou au cours du laminage. La solution connue pour éviter ce type de problème consiste à effectuer un recuit de globulisation des bandes refendues ou dérivées avant leur introduction dans le train de laminoir à froid. Pour cela, on place la bobine dans une cloche de recuit, on élève sa température à 700"C et on maintient cette bobine à 700"C pendant 25 à 30 heures avant de la laisser refroidir à l'air ambiant. Ainsi, on obtient une structure perlitique globulaire qui tout en étant bien ductile résiste bien à la formation de criques. L'inconvénient de ce procédé de fabrication d'une bande laminée à chaud apte après dérivage ou refendage à être laminée à froid réside dans le fait qu'il nécessite un traitement métallurgique de globulisation intermédiaire. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un procédé de fabrication sous forme de bobine d'une bande d'acier laminée à chaud ayant une structure principalement perlitique globulaire, apte au laminage à froid après dérivage ou refendage, sans nécessiter de recuit de globulisation avant le laminage à froid. L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication sous forme de bobines d'une bande d'acier laminée à chaud dans des cages de laminoir, caractérisé en ce que - on lamine la bande d'acier à chaud pour obtenir l'épaisseur désirée, par exemple à partir d'une brame de coulée continue, - on refroidit à l'eau la bande d'acier laminée à chaud après sa sortie de la dernière cage de laminoir jusqu'à une température inférieure à la température de début de transformation austénite perlite à l'air et supérieur à la température de début de transformation austénite perlite sous l'eau, - et on bobine la bande d'acier lorsqu'elle atteint sa température de recalescence. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - on place la bande d'acier après sa mise en forme de bobines dans une cloche isolante, - la température de la bande d'acier est proche de la température de début de transformation austénite perlite sous l'eau, - la température de la bande d'acier est comprise entre la température de début de transformation austénite perlite sous l'eau et ladite température plus 10%, - la vitesse de refroidissement à l'eau est déterminée pour obtenir la température de recalescence la plus élevée. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 est une courbe représentant l'évolution de la température d'une bande d'acier du type C75, lors de son refroidissement à l'air ambiant, - la Fig. 2 est une courbe représentant l'évolution de la température d'une bande d'acier du type C75, lors de son refroidissement à l'eau. On sait que si on laisse refroidir une bande d'acier laminée à chaud naturellement à l'air ambiant, la transformation austénite perlite débute lorsque la température T de la bande d'acier atteint la température de début de ladite transformation. Or, la réaction de transformation de l'austénite en perlite est une réaction exothermique dégageant de la chaleur. Ainsi, la température T de la bande d'acier remonte jusqu'à la température dite de recalescence de l'acier avant de rediminuer. La courbe de la Fig. 1 représente l'évolution de la température T d'une bande d'acier du type C75 lors de son refroidissement à l'air ambiant et ayant la composition suivante en millième de %. C Mn P S Si Al Ni Cr Cu N2 780 702 17 3 268 15 32 152 7 5 La bande d'acier sortant de la dernière cage de laminoir à la température de 820 C refroidit naturellement à l'air ambiant jusqu'à la température T1 de 655 C qui correspond après la sortie de ladite bande de la dernière case de laminoir à l'instant t0 + 6mn. A la température T1 de 655 C, la transformation austénite perlite débute et pendant cette transformation, la température de la bande d'acier remonte à la température de 682 OC. A cette température de 682 C, la transformation austénite perlite étant terminée, la bande d'acier se refroidit à nouveau naturellement à l'air ambiant. Cette température de 682 C est appelée température de recalescence de l'acier. On constate que le temps de la transformation austénite perlite est relativement long, environ de 9mn et il en résulte une structure perlitique lamellaire grossière avec un espace interlamellaire important. La Demanderesse a constaté au cours de ces essais, que si l'on refroidit la bande d'acier rapidement à l'eau, la température de début de transformation austénite perlite peut être retardée et dans ce cas lorsque ladite transformation débute, elle est très rapide entraînant ainsi une structure perlitique lamellaire fine. Comme le montre la Fig. 2, qui représente, lors d'un refroidissement à l'eau, l'évolution de la température T de la bande d'acier du type C75 de composition identique à celle mentionnée précédemment, la bande d'acier sortie de la dernière cage de laminage à 820"C est refroidie rapidement à l'eau entre 790 et 600"C à une vitesse de refroidissement de 70"C/s. Ce traitement permet de reculer le début de la transformation austérite perlite qui ne commence pas à 655"C, mais seulement lorsque l'on arrête le refroidissement accéléré de la bande d'acier. Dans ce cas, la transformation est très rapide de l'ordre de 15 s et la bande d'acier atteint sa température de recalescence. On constate que dans le cas où l'on refroidit rapidement la bande d'acier à l'eau jusqu'à 550 C, la transformation austénite perlite s'effectue rapidement, mais la température de recalescence n' est plus que de 650 C. Enfin, si on refroidit rapidement jusqu'à 450"C, la transformation austénite perlite à lieu sous l'eau et il ne se produit pas de remontée en température mais uniquement un léger ralentissement de la vitesse de refroidissement. Le fait que la transformation austénite perlite s'effectue rapidement en quelques secondes, entraîne une structure perlitique lamellaire fine. Pour cela, les essais réalisés ont permis de mettre en évidence qu'il est nécessaire de refroidir rapidement la bande d'acier au delà de la température T de début de la transformation austénite perlite à l'air, mais sans atteindre la température T2 de début de la transformation austénite perlite sous l eau. Le procédé selon l'invention consiste donc - à refroidir rapidement à l'eau la bande d'acier laminée à chaud jusqu'à une température T comprise entre la température T1 de début de la transformation austénite perlite à l'air et la température T2 de début de transformation austénite perlite sous l'eau, - et à bobiner la bande d'acier à la fin de la transformation austénite perlite lorsque celle-ci a atteint sa température de recalescence. La température T1 de début de la trans forma- tion austénite perlite à l'air est fonction de la nuance d'acier de la bande. La température T2 de début de la transformation austénite perlite sous l'eau est fonction de la vitesse de refroidissement à l'eau et se détermine sur le diagramme TRC de l'acier considéré (Tranformation en refroidissement continu). Enfin, la valeur de la température de recalescence de l'acier est fonction, d'une part, de la nuance de l'acier et, d'autre part, de la vitesse de refroidissement à l'eau. De préférence, la température T de la bande d'acier est proche de la température T2 de transformation austénite perlite sous l'eau et de préférence comprise entre T2 et T2 + 10%. Ainsi, selon la composition de l'acier et la vitesse de refroidissement à liteau, la température de bobinage de la bande d'acier est de l'ordre de 680 à 700"C. La bande d'acier étant bobinée, le refroidissement, même à l'air ambiant, est lent du fait de la grande masse métallique à refroidir de l'ordre de 15 à 20"C par heure. Ce refroidissement lent de la bande d'acier bobinée à une température comprise entre 680 et 700 C provoque naturellement un léger recuit de globulisation qui associé à la structure perlitique lamellaire fine initiale de la bande d'acier permet d'obtenir une bande à structure majoritairement perlitique globulaire, le reste étant lamellaire fine. Une telle bande d'acier peut être refendue ou dérivée avant un laminage à froid et ne nécessite aucun traitement supplémentaire avant ce laminage à froid. Pour augmenter encore l'effet recherché, c'est à dire la proportion perlite globulaire, voire même obtenir une structure totalement perlitique globulaire, on peut placer les bobines sous cloche isolante ce qui entraîne un refroidissement encore plus lent, de l'ordre de 5 à 10 C par heure et ainsi un meilleur recuit naturel de globulisation. La valeur de la température de recalescence étant légèrement influencée par la vitesse de refroidissement à l'eau que l'on fait subir à la bande d'acier, les meilleurs résultats sont obtenus bien évidemment pour une vitesse de refroidissement entraînant la plus haute température de recalescence. Le procédé selon l'invention s'applique plus particulièrement dans le cas des aciers à haute teneur en carbone, supérieure à 0,28. En effet, le phénomène de recalescence lors de la transformation austénite perlite est particulièrement important pour ce type d'acier. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication sous forme de bobines d'une bande d'acier laminée à chaud dans des cages de laminoir, caractérisé en ce que - on lamine la bande d'acier à chaud pour obtenir l'épaisseur désirée, par exemple à partir d'une bande de coulée continue, - on refroidit à l'eau la bande d'acier laminée à chaud après sa sortie de la dernière cage de laminoir jusqu'à une température T inférieure à la température T1 de début de transformation austénite perlite à l'air et supérieure à la température T2 de début de transformation austénite perlite sous l'eau, - et on bobine la bande d'acier lorsqu'elle a atteint sa température de recalescence. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on place la bande d'acier après sa mise en forme de bobines dans une cloche isolante. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température T de la bande d'acier est proche de la température T2 de début de transformation austénite perlite sous l'eau. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température T de la bande d'acier est comprise entre la température T2 de début de transformation austénite perlite sous l'eau et ladite température T2 plus 10%. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de refroidissement à l'eau de la bande d'acier est déterminée pour obtenir la température de recalescence la plus élevée.