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Procédé de protection d'un produit sidérurgique laminé à chaud.
La présente invention concerne un procédé de protection d'un produit sidérurgique laminé à chaud.
A leur sortie du laminoir à chaud, les produits sidérurgiques se trouvent généralement à une température de l'ordre de 1000 C, à laquelle ils présentent une structure entièrement austénitique. Les produits laminés à chaud sont ensuite refroidis jusqu'à la température ambiante, suivant des procédures destinées à leur conférer un ensemble de propriétés mécaniques désirées.
Pour assurer ce refroidissement, les produits chauds sont mis en contact avec un agent réfrigérant, généralement l'eau ou l'air ; ce contact provoque la formation, à la surface du produit, d'une mince couche de calamine, essentiellement constituée d'oxyde de fer adhérent.
Ultérieurement, lors d'un stockage avant d'être utilisés, les produits sidérurgiques froids peuvent être exposés à diverses atmosphères, par exemple humides ou salines, qui favorisent leur corrosion.
Pour éviter de compromettre leur mise en oeuvre, il est souvent recommandé d'assurer la protection de ces produits aussi tôt que possible après leur sortie du laminoir à chaud.
Parmi les nombreuses méthodes qui ont été proposées jusqu'à présent pour assurer cette protection, on peut citer le dépôt de différentes substances telles que certaines poudres d'oxydes, des peintures, des huiles, des phosphates, des métaux ou des alliages métalliques.
Certaines de ces substances, comme les peintures ou les huiles, doivent être appliquées sur les produits refroidis ; il est alors généralement né-
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pour éliminer les oxydes superficiels et rétablir une adhérence suffisante.
D'autres substances, telles que les poudres d'oxydes, peuvent être appliquées à haute température mais doivent être éliminées avant la mise en oeuvre des produits.
D'autres encore, en particulier les phosphates et les substances analogues, requièrent que la surface des produits soit propre pour permettre la réaction chimique des phosphates avec cette surface.
Enfin, les substances métalliques telles que le zinc ou certains alliages de zinc pourraient offrir une protection intéressante des produits sidérurgiques, non seulement au cours de leur stockage mais également lors de leur mise en oeuvre. Ces métaux présentent cependant un grave handicap, du fait que leur adhérence, et par conséquent leur efficacité, dépend largement de leurs conditions d'application.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé de protection d'un produit sidérurgique laminé à chaud, par l'application d'un revêtement de zinc ou d'un alliage de zinc au cours d'une procédure particulière de refroidissement de ce produit à la sortie du laminoir à chaud.
La procédure de refroidissement à laquelle il est fait référence cidessus est actuellement connue dans la technique par son sigle"QST", c'est-à-dire "Quenching and Self-Tempering"ou encore"Trempe et AutoRevenu". Elle comprend essentiellement trois étapes. La première étape consiste à soumettre le produit chaud, qui quitte le laminoir, à un refroidissement superficiel brusque et de courte durée, tel qu'il provoque dans le produit la formation d'une couche superficielle de martensite ou de bainite, c'est-à-dire d'une structure de trempe. Ce premier refroidissement est généralement réalisé à l'eau froide. A la fin de cette première étape, la surface du produit se trouve à une température inférieure au point Ms de l'acier utilisé, tandis que la partie interne du produit n'est pas atteinte par le refroidissement brusque.
Le produit est ensuite soumis, au cours d'une deuxième étape, à un refroidissement naturel dans l'air qui se traduit par une égalisation de la température dans la sec-
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tion du produit ; la surface se réchauffe par transfert de la chaleur venant de la partie interne, tandis que cette partie interne se refroidit lentement. De ce fait, la couche superficielle de martensite ou de bainite subit un revenu, tandis que, dans la partie interne, l'austénite initiale commence à se transformer en ferrite et en carbures. La température d'égalisation s'établit généralement entre 400*C et 700''C. Le produit se refroidit enfin de façon sensiblement homogène dans toute sa section, jusqu'à la température ambiante, avec poursuite de la transformation de l'austénite des parties internes en ferrite et en carbures.
Ce dernier refroidissement constitue la troisième étape de cette procédure connue.
La présente invention permet de profiter des conditions particulières que présente ce procédé pour assurer une protection efficace des produits sidérurgiques laminés à chaud.
A ce propos, il convient d'indiquer que les produits sidérurgiques considérés ici comprennent essentiellement les produits longs, tels que les barres, les poutrelles, les rails, les profilés de formes diverses, et les produits dits petits fers.
L'invention porte également sur un produit sidérurgique présentant une protection améliorée contre la corrosion, obtenu par l'application du présent procédé.
Conformément à la présente invention, un procédé de protection d'un produit sidérurgique laminé à chaud, ledit produit étant soumis à un traitement thermique continu comprenant une première étape qui consiste en une trempe superficielle du produit à partir de la température de fin de laminage, une deuxième étape qui consiste en un séjour dans l'air avec égalisation de la température dans la section du produit et auto-revenu de la couche superficielle trempée, et une troisième étape qui consiste en un refroidissement final du produit dans l'air à partir de la température d'égalisation jusqu'à la température ambiante, est caractérisé en ce que l'on dépose un revêtement métallique sur la surface du produit pendant la phase d'égalisation de la température au cours de ladite deuxième étape.
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Comme on l'a indiqué plus haut, l'égalisation de la température dans la section du produit comprend simultanément d'une part le réchauffement de la couche superficielle depuis la température de fin de trempe jusqu'à la température d'égalisation et d'autre part le refroidissement continu de la partie interne du produit jusqu'à la température d'égalisation.
En principe, la température d'égalisation est la température atteinte en chaque point de la section du produit à l'instant où les échanges thermiques s'équilibrent en ce point.
Dans la pratique cependant, cette température d'égalisation n'est pas nécessairement atteinte au même instant dans tous les points de la section, notamment en raison de la complexité des échanges thermiques résultant de la géométrie de la section du produit. Il peut donc arriver qu'il subsiste un écart de température entre la surface et l'intérieur du produit, au moment où cette surface atteint sa température d'égalisation. Cet éventuel écart de température ne joue aucun rôle dans le procédé de l'invention, qui concerne une opération de revêtement intéressant uniquement la surface du produit.
De ce fait, la température d'égalisation à considérer ici est la température maximale atteinte par la surface du produit pendant la deuxième étape du traitement. En pratique, l'instant où la surface du produit atteint sa température maximale marque la séparation entre la deuxième et la troisième étape du traitement.
Il en résulte que le dépôt d'un revêtement métallique sur la surface du produit, conformément à l'invention, est effectué pendant la phase de réchauffement de la surface du produit entre la température de fin de trempe et la température d'égalisation de cette surface.
Le dépôt du revêtement métallique peut être effectué à un moment quelconque de cette phase de réchauffement. Il s'est cependant avéré intéressant d'effectuer ce dépôt alors que la température de la surface est inférieure à 400. C, et est de préférence comprise entre 150*C et 300. C. On a en effet constaté, de manière inattendue, que l'adhérence du revêtement métallique sur le produit était meilleure lorsque la température de la
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surface est comprise dans les limites indiquées.
Le revêtement métallique peut être déposé par toute méthode appropriée. Il est cependant déposé de préférence par projection, en particulier parce que cette technique ne nécessite pas une installation encombrante ou sophistiquée.
La protection des produits sidérurgiques peut être réalisée au moyen de divers métaux ou alliages métalliques, choisis de préférence parmi les métaux ou alliages dits à bas point de fusion.
Il est particulièrement intéressant d'utiliser du zinc, ou un alliage à base de zinc, pour réaliser ce revêtement, notamment en raison de la protection sacrificielle qu'il offre en cas d'endommagement du dépôt.
Le revêtement protecteur peut encore être réalisé en un alliage de zinc contenant entre 1 % et 8 %, et de préférence environ 4 % d'aluminium. Cet alliage présente une adhérence particulièrement élevée, grâce à la formation d'une couche de composés intermétalliques du type Fe-A1-Zn, au cours de l'auto-revenu.
On forme ainsi sur le produit sidérurgique un revêtement métallique dont l'épaisseur est comprise entre 5 am et 30 Am.
Cette épaisseur, dont la valeur préférée est de l'ordre de 15 à 20 am, est suffisante pour assurer la protection désirée pendant la suite du traitement thermique, notamment pendant le refroidissement final, ainsi que pendant le stockage ultérieur.
On peut encore compléter ce revêtement métallique par le dépôt d'une seconde couche de métal ou d'alliage métallique sur le produit au cours du refroidissement final. Ce revêtement complémentaire est de préférence déposé, également par projection, lorsque la température du produit est, au moins en surface, inférieure à 400''C.
L'épaisseur de ce revêtement complémentaire est telle que le revêtement final ait une épaisseur totale de 25 as à 150 Am.
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Ce revêtement complémentaire est particulièrement recommandé pour les produits sidérurgiques destinés à subir de nombreuses manipulations ou à être exposés pendant de longues périodes dans des atmosphères agressives telles que des atmosphères marines ou industrielles.
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Method of protecting a hot-rolled steel product.
The present invention relates to a method for protecting a hot-rolled steel product.
Upon leaving the hot rolling mill, steel products are generally at a temperature of the order of 1000 C, at which they have an entirely austenitic structure. The hot-rolled products are then cooled to room temperature, according to procedures intended to give them a set of desired mechanical properties.
To ensure this cooling, the hot products are brought into contact with a cooling agent, generally water or air; this contact causes the formation, on the surface of the product, of a thin layer of scale, essentially consisting of adherent iron oxide.
Subsequently, during storage before being used, cold steel products can be exposed to various atmospheres, for example humid or saline, which promote their corrosion.
To avoid compromising their implementation, it is often recommended to ensure the protection of these products as soon as possible after they leave the hot rolling mill.
Among the numerous methods which have been proposed up to now for ensuring this protection, mention may be made of the deposition of different substances such as certain oxide powders, paints, oils, phosphates, metals or metal alloys.
Some of these substances, such as paints or oils, must be applied to cooled products; he was then generally born
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to remove surface oxides and restore sufficient adhesion.
Other substances, such as oxide powders, can be applied at high temperature but must be removed before using the products.
Still others, especially phosphates and the like, require that the surface of the products be clean to allow the chemical reaction of the phosphates with that surface.
Finally, metallic substances such as zinc or certain zinc alloys could offer interesting protection for steel products, not only during their storage but also during their use. These metals, however, have a serious handicap, since their adhesion, and therefore their effectiveness, largely depends on their conditions of application.
The object of the present invention is to provide a method for protecting a hot-rolled steel product by applying a coating of zinc or a zinc alloy during a particular procedure for cooling this product. at the exit of the hot rolling mill.
The cooling procedure referred to above is currently known in the art by its acronym "QST", that is to say "Quenching and Self-Tempering" or "Quenching and AutoRevenu". It basically consists of three stages. The first step consists in subjecting the hot product, which leaves the rolling mill, to abrupt and short-term surface cooling, such as it causes in the product the formation of a surface layer of martensite or bainite, that is to say ie a quenching structure. This first cooling is generally carried out with cold water. At the end of this first step, the surface of the product is at a temperature below the point Ms of the steel used, while the internal part of the product is not reached by sudden cooling.
The product is then subjected, in a second step, to natural cooling in the air which results in an equalization of the temperature in the dry
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tion of the product; the surface heats up by transferring heat from the internal part, while this internal part cools slowly. As a result, the surface layer of martensite or bainite undergoes tempering, while in the internal part the initial austenite begins to transform into ferrite and carbides. The equalization temperature is generally between 400 * C and 700''C. The product finally cools down substantially homogeneously throughout its section, to room temperature, with further processing of the austenite of the internal parts into ferrite and carbides.
This latter cooling is the third step in this known procedure.
The present invention makes it possible to take advantage of the particular conditions which this process presents for ensuring effective protection of hot-rolled steel products.
In this regard, it should be noted that the steel products considered here essentially include long products, such as bars, beams, rails, profiles of various shapes, and so-called small iron products.
The invention also relates to a steel product having improved corrosion protection, obtained by applying the present method.
In accordance with the present invention, a process for protecting a hot-rolled steel product, said product being subjected to a continuous heat treatment comprising a first step which consists in surface hardening of the product from the end of rolling temperature, a second step which consists of a stay in air with temperature equalization in the section of the product and self-tempering of the hardened surface layer, and a third step which consists of a final cooling of the product in the air from from the equalization temperature to ambient temperature, is characterized in that a metal coating is deposited on the surface of the product during the temperature equalization phase during said second step.
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As indicated above, the equalization of the temperature in the section of the product simultaneously comprises, on the one hand, the heating of the surface layer from the end of quenching temperature to the equalization temperature and on the other hand, the continuous cooling of the internal part of the product to the equalization temperature.
In principle, the equalization temperature is the temperature reached at each point in the product section at the time when the heat exchanges balance at this point.
In practice, however, this equalization temperature is not necessarily reached at the same instant in all the points of the section, in particular because of the complexity of the heat exchanges resulting from the geometry of the section of the product. It can therefore happen that there is a temperature difference between the surface and the interior of the product, when this surface reaches its equalization temperature. This possible temperature difference plays no role in the process of the invention, which relates to a coating operation involving only the surface of the product.
Therefore, the equalization temperature to be considered here is the maximum temperature reached by the surface of the product during the second stage of treatment. In practice, the moment when the surface of the product reaches its maximum temperature marks the separation between the second and third stages of the treatment.
It follows that the deposition of a metallic coating on the surface of the product, in accordance with the invention, is carried out during the phase of reheating of the surface of the product between the end of quenching temperature and the equalization temperature of this product. area.
The metallic coating can be deposited at any time during this warming phase. However, it has been found to be advantageous to carry out this deposition when the surface temperature is less than 400 ° C., and is preferably between 150 ° C. and 300 ° C. It has in fact been found, unexpectedly, that the adhesion of the metallic coating on the product was better when the temperature of the
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surface is within the limits indicated.
The metal coating can be removed by any suitable method. It is however preferably deposited by projection, in particular because this technique does not require a bulky or sophisticated installation.
The protection of steel products can be achieved by means of various metals or metal alloys, preferably chosen from so-called low melting metals or alloys.
It is particularly advantageous to use zinc, or a zinc-based alloy, to produce this coating, in particular because of the sacrificial protection which it offers in the event of damage to the deposit.
The protective coating can also be made of a zinc alloy containing between 1% and 8%, and preferably about 4% of aluminum. This alloy has a particularly high adhesion, thanks to the formation of a layer of intermetallic compounds of the Fe-A1-Zn type, during self-tempering.
A metallic coating is thus formed on the steel product, the thickness of which is between 5 am and 30 am.
This thickness, the preferred value of which is of the order of 15 to 20 am, is sufficient to provide the desired protection during the continuation of the heat treatment, in particular during the final cooling, as well as during subsequent storage.
This metallic coating can also be completed by depositing a second layer of metal or metal alloy on the product during the final cooling. This additional coating is preferably deposited, also by spraying, when the temperature of the product is, at least on the surface, less than 400 ° C.
The thickness of this additional coating is such that the final coating has a total thickness of 25 as at 150 Am.
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This additional coating is particularly recommended for steel products intended to undergo numerous manipulations or to be exposed for long periods in aggressive atmospheres such as marine or industrial atmospheres.