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Acier au niobium et procédé de fabrication de produits plats à partir de celui-ci
La présente invention est relative à un acier au niobium, extra doux, calmé à l'aluminium et exempt de titane, pour produits plats laminés à froid et recuits, présentant une composition chimique en % en poids comprenant : au maximum 0,100 % de C, au maximum 1,000 % de Mn, au maximum 0,100 % de P, au maximum 0,020 % de S, au maximum 0,080 % de Al, au maximum 0,012 % de N, au maximum 0,500 % de Si, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
On connaît déjà depuis longtemps des aciers au niobium de ce genre (voir par exemple EP-0101740 et DE- 19547181).
Dans le premier document cité, on propose de fabriquer des produits plats dont la teneur en Nb est inférieure ou équivalente à la teneur en N. A la suite d'un laminage à chaud à une température finale inférieure à Ar3, d'un laminage à froid et d'un recuit, on obtient des produits présentant des propriétés mécaniques de résistance faibles, parfois même inférieures aux exigences minimales usuelles.
Dans le DE-19547181, on fabrique un acier au niobium, dans lequel la teneur en Nb doit être au minimum 6 fois celle de l'azote. Le procédé de fabrica-
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tion comprend ici aussi un laminage à chaud à une température finale inférieure à Ar3, un laminage à froid et un recuit, ainsi qu'une cuisson après application de vernis. Les produits finals obtenus présentent une teneur nettement supérieure en niobium, pour des propriétés de résistance mécanique peu améliorées.
Dans le EP-B-0400031 on propose enfin, à titre d'exemple comparatif, un acier au niobium sans titane, présentant une teneur comportant plus de 12 fois la teneur en N. A la suite d'un laminage à chaud à une température finale supérieure à Ar3, d'un laminage à froid et d'un recuit, on obtient un produit qui, de l'avis même de la brevetée, n'est pas approprié pour un emboutissage profond, quel que soit les degrés de réduction utilisés au cours du laminage à froid.
La présente invention a pour but de proposer un acier au niobium présentant, en terme de propriétés mécaniques sur-des bandes relaminées à froid et recuites, un compromis favorable entre les propriétés de résistance, telles que par exemple la limite d'élasticité et la charge de rupture, et les propriétés de ductilité, telles que l'allongement uniforme, le coefficient d'écrouissage et l'allongement total.
Pour résoudre ces problèmes, on a prévu suivant l'invention un acier au niobium tel que décrit au début, caractérisé en ce que cet acier contient une teneur en niobium stoechiométriquement inférieure à celle de l'azote et une teneur en bore ou en zirconium suffisante pour fixer l'azote non fixé.
Cet acier présente l'avantage de pouvoir présenter une teneur en niobium peu élevée, et donc de ne pas altérer les propriétés de ductilité de l'acier, tout en obtenant une fixation assurée et de préférence précoce de l'azote par la présence simultanée de bore ou de zirconium et de niobium. Avantageusement, la teneur
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en niobium est au maximum égale au quadruple de la teneur en N, de préférence au triple de celle-ci.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'acier contient une teneur en Nb inférieure à 0,040 % en poids, et de préférence comprise entre 0,005 et 0,030 % en poids. Avantageusement, il contient une teneur en bore comprise entre 0,0005 et 0,012 % en poids, de préférence entre 0,0015 et 0,012 % en poids, ou encore une teneur en zirconium comprise entre 0,020 et 0,080 % en poids.
D'autres formes de réalisation particulières de l'acier suivant l'invention ressortiront des revendications 1 à 10 données ci-après.
L'invention concerne également un procédé de fabrication de produits plats laminés à froid et recuits, à base d'un acier au niobium présentant une composition chimique telle qu'indiquée ci-dessus. Ce procédé comprend une coulée de cet acier en brames, un réchauffage des brames à une température supérieure ou égale à 1000 C, un laminage à chaud des brames pour former des bandes, avec une température finale de laminage supérieure à Ar3, un bobinage des bandes à une température de bobinage comprise entre 500 et 750 C, un laminage à froid des bandes avec un taux de réduction prédéterminé, un recuit de recristallisation, et un passage d'écrouissage final (de peau).
Ce procédé offre l'avantage d'une fixation assurée de l'azote sous la forme de nitrure de bore ou de zirconium ainsi que sous la forme de carbonitrure de niobium, et cela à un stade très précoce dans le processus. La présence simultanée de bore ou de zirconium et
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de niobium favorise en outre une taille réduite du grain austénitique pendant le laminage à chaud. A la température de réchauffage utilisée, le niobium présent est avantageusement remis en solution.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, la température finale de laminage à chaud est de préférence égale ou inférieure à 900 C. C'est précisément à cette température, c'est-à-dire entre la température de transformation-y-a (Ar3) et 900 C, que les nitrures de bore et les carbonitrures de Nb précipitent dans le procédé suivant l'invention, ce qui fixe l'azote. La température maximale citée ci-dessus n'est toutefois pas critique et elle ne doit être considérée que comme une température préférentielle.
Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, pendant le laminage à froid, le taux de réduction est de l'ordre de 40 à 85 %, de préférence de 55-80 %. Ce taux de réduction est calculé suivant la formule :
Taux de réduction =
Epaisseur fin laminage chaud - épaisseur fin laminage
Epaisseur fin laminage chaud
D'autres modes de réalisation particuliers de procédé suivant l'invention ressortiront des revendications 11 à 18 données ci-après.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ciaprès à titre non limitatif.
L'acier au niobium suivant l'invention est usuellement un acier d'élaboration par conversion ou d'élaboration électrique, classique, qui est coulé en continu. Cet acier doit être extra doux, c'est-à-dire présenter une teneur en carbone extrêmement basse,
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inférieure à 0, 100 % en poids, en pouvant atteindre des teneurs minimales jusqu'à 0,020 %, ou même jusqu'à 0,001 % en poids.
Cet acier doit aussi être calmé à l'aluminium avec une teneur inférieure à 0,080 % en poids.
Il comprendra bien entendu du niobium et sera exempt de toute addition de titane.
La composition chimique de cet acier pourra donc être la suivante, en % en poids :
0,001 < C < 0,100
0,100 < Mn < 1,000
P < 0, 100
S < 0,020
Al < 0,080
N < 0,012 si < 0,500 avec des additions volontaires de niobium combinées à une addition de bore ou de zirconium, de par exemple :
Nb $ 0,040 % en poids, et de
0,0015 z B z 0,0120 % en poids ou de
0,020 z Zr $ 0,080 % en poids, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles de Cu, Ni, Cr, Sn par exemple.
En fait les valeurs ajustées de Nb, de B et de Zr se calculent principalement en fonction de l'azote présent dans l'acier en cours de traitement.
La quantité de Nb ajoutée est donc en réalité nettement inférieure stoechiométriquement à l'azote.
L'azote non fixé par le niobium l'est par le B ou le Zr, ce qui permet une addition de Nb inférieure à ce qui est habituellement nécessaire, pour obtenir des propriétés de résistance mécaniques suffisantes de la part d'un acier au niobium, sans titane. Cette addition minimale de Nb permet de maintenir simultanément de bonnes
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propriétés de ductilité. Elle offre en outre des avantages économiques appréciables étant donné le coût non négligeable du niobium.
L'acier décrit ci-dessus est coulé en brames, qui sont réchauffées dans un four classique, par exemple un four à longerons mobiles ou un four poussant, pour qu'elles atteignent à coeur une température supérieure ou égale à 1000 C, ce qui suffit pour remettre en solution le niobium précipité.
On effectue alors un laminage à chaud sur un train de laminage classique, généralement en deux étapes : - un dégrossissage pour réaliser une ébauche de 35 mm + 10 mm d'épaisseur, à une température moyenne de 1050 C, et - une finition pour réaliser une bande à chaud d'une épaisseur de 1 à 10 mm, en respectant une température minimale de laminage à chaud qui soit supérieure à la température de transformation de la phase-y à la phase a (Ar3).
C'est entre 900OC et cette température de transformation que précipitent les nitrures de bore et les carbonitrures de niobium, avec par conséquent une fixation très précoce de l'azote.
La bande est alors refroidie de manière
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contrôlée et enfin bobinée à une température de l'ordre de 6250C + 125 C.
Après décapage en continu dans des lignes classiques (HCl ou H2S04), la bande est relaminée à froid, et ce avec un taux de réduction d'épaisseur compris entre 40 et 85 %.
La bande laminée à froid est ensuite soumise à un recuit de recristallisation pour lui conférer les propriétés mécaniques nécessaires. Ce recuit peut s'effectuer sous forme d'un recuit statique, par exemple
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en bobine serrée ou expansée, à une température de l'ordre de 620-680OC, ou sous forme d'un recuit continu à une température de 680-850 C. Ce dernier recuit peut être combiné ou non avec un recouvrement éventuel par revêtement au trempé ou d'autres procédés.
Une dernière étape de laminage est encore effectuée, sous la forme d'un écrouissage final, afin de supprimer les phénomènes de"bandes de Lüders"et d'assurer une bonne rugosité de surface ainsi qu'une planéité du produit.
L'invention va à présent être expliquée de manière plus détaillée, à l'aide d'exemples donnés à titre non limitatif.
Exemple de comparaison 1
Acier à teneur en carbone extrêmement basse, sans niobium, mais avec addition de bore.
Composition chimique (en 10 %).
C Mn si P S Al N2 B Nb 35 250 6 11 8 44 4,2 3,6 0 Bande laminée à chaud à une épaisseur de 3 mm.
Température finale du laminage à chaud : 8700C Température de bobinage 6200C Décapage HCl Taux de réduction 66 % Bande laminée à froid à une épaisseur de 1 mm.
Recuit de recristallisation en continu à 7000C pendant 40 sec. suivi d'une trempe à l'eau chaude à 50OC/sec. jusqu'à 400 C, application d'un vieillissement à 4000C pendant 120 sec. et refroidissement par tuyères jusqu'à une température de 120 C, décapage formique, rinçage, et séchage, puis application d'un taux d'écrouissage final de 0,8 %.
Propriétés mécaniques Limite d'élasticité Rp 0,2 = 235 MPa Charge de rupture Rm = 340 Mpa
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Allongement à la rupture A% = 38 % Coefficient d'écrouissage n = 0,190/0, 200
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Coefficient d'anisotropie r travers = 1, 35 Coefficient d'anisotropie plane Ar = 0, 350 Coefficient d'anisotropie normale r moy. 1,1
Exemple de comparaison 2
Même acier que celui utilisé dans l'exemple de comparaison 1.
On applique le même processus à la différence du recuit de recristallisation qui cette fois est statique à 6400C point froid (avec température maximale de 700 C) pendant 2 heures. Ensuite on achève le traitement de la manière décrite précédemment.
Propriétés mécaniques Rp 0,2 = 175 MPa Rm = 310 Mpa
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A% = 40 % n =. 0, 230 r travers = 1, 25 Ar = 0,050 r moy. 1,01
Exemple de comparaison 3
Acier au niobium à teneur en carbone extrêmement basse, sans bore.
Composition chimique (en 10 %) C Mn si P S Al N2 B Nb 50 350 8 12 6 40 6,0 0 50
La processus appliqué est le même que celui de l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
Température de bobinage : 6000C
Taux de réduction : 50 %
Recuit de recristallisation statique à 6600C point froid (avec température maximale de 680OC) pendant 2 heures, ou recuit continu à environ 7900C pendant 1
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minute et vieillissement à 4000C pendant 180 secondes, puis application d'un taux d'écrouissage final de 1, 4 %.
Propriétés mécaniques (en long) Rp 0,2 = 350 MPa Rm = 440 Mpa A% = 26 % n = 0,155 r travers = 1, 2 r long = 0, 7 Ar =-0, 250 r moy. 1,1
Exemple 4
Acier au niobium suivant l'invention, avec addition de bore.
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10-3 < ¯ > Composition chimique (en 10 %) C Mn si P S Al N2 B Nb 55 300 7-14 3 50 5,6 4,5 7
Le processus appliqué est le même que celui décrit dans l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
Température de bobinage : 5000C
Taux de réduction : 80 %
Recuit de recristallisation statique à 6600C point froid (avec une température maximale de 710 C) pendant 2 heures, puis application d'un taux d'écrouissage final de 1,5 %.
Propriétés mécaniques Rp 0,2 = 290 MPa Rm = 390 Mpa A% = 36, 5 % n = 0,195 r travers = 1, 1 Ar =-0, 005 r moy. 1, 0
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Exemple 5
Acier au niobium suivant l'invention, avec addition de bore. composition chimique (en 10 %) C Mn si P S Al N2 B Nb 45 270 19 12 6 43 6,0 4,0 12
Le processus appliqué est le même que celui décrit dans l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
Température finale du laminage à chaud : 8750C
Température de bobinage : 6400C
Taux de réduction : 55 %
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Recuit continu de galvanisation à 8500C (température de pot de zinc : 480 C) avec vieillissement à 480 C, puis application d'un taux d'écrouissage final de 1,2 %.
Propriétés mécaniques Rp 0, 2 = 300 MPa Rm = 400 Mpa A% = 33 % n = 0,175 r travers = 1, 1 Ar = 0,005 r moy. 1,0
Exemple de comparaison 6
Acier à teneur en carbone extrêmement basse, sans niobium, mais avec addition de zirconium.
Composition chimique (en 10 %) C Mn Si P S Al N2 B Nb Zr 36 216 50 7 6 55 3,2 0 0 48
Le processus appliqué est le même que celui de l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
Température finale du laminage à chaud : 885 C.
Température de bobinage : 650OC.
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Recuit de recristallisation statique (recuit base) à 610 C.
Taux d'écrouissage final : 0, 9 %.
Propriétés mécaniques Rp 0,2 = 224 MPa Rm = 351 Mpa A% = 37, 6 % n = 0,206 Ar = 0,308 r moy. 0,96
Exemple 7
Acier au niobium à teneur en carbone extrêmement basse, avec addition de zirconium. composition chimique (en 10 %) C Mn si P S Al N2 B Nb Zr 35 200 5 9 4 47 4,9 0 10 30
Le processus appliqué est le même que celui de l'exemple de comparaison 1, avec ces quelques différences :
Température de bobinage : 640OC.
Taux de réduction : 58,3 %.
Recuit de recristallisation statique (recuit base) à 700 C.
Taux d'écrouissage final : 0,8 % Propriétés mécaniques Rp 0,2 = 255 MPa Rm = 361 Mpa A% = 36, 4 % n = 0,190 Ar = 0,040 r moy. 1,01
Ainsi qu'on peut le constater à partir de ces exemples, les aciers extra doux au bore ou au zirconium, sans niobium, s'ils sont bien ductiles, présentent des valeurs de résistance mécanique faibles à médiocres,
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relativement proches des valeurs minimales requises par les utilisateurs (rio, 2 supérieur ou égal à 220 MPa et Rm supérieur ou égal à 320 MPa).
L'acier extra doux au niobium, sans bore et sans zirconium, de l'exemple de comparaison 3 présente lui de bonnes valeurs de résistance mécanique, mais ses propriétés de ductilité sont parfaitement insatisfaisantes, alors qu'il est généralement demandé un allongement à la rupture supérieur ou égal à 32 % et un coefficient d'écrouissage supérieur ou égal à 0,170.
Les aciers au niobium suivant l'invention offrent à la fois des propriétés de résistance mécaniques largement supérieures aux limites inférieures usuelles et de bonnes propriétés de ductilité, en fournissant donc un compromis tout à fait favorable pour les traitements ultérieurs.
D'une manière particulièrement surprenante, les aciers au-niobium suivant l'invention présentent, sur des bandes relaminées à froid et recuites, des propriétés mécaniques dans le plan de la bande qui sont sensiblement indépendantes de la direction par rapport au sens de laminage ainsi qu'une contraction rationelle en largeur sensiblement identique à une contraction rationelle en épaisseur. Ils réunissent donc toutes les conditions pour subir des traitements du type emboutissages difficiles et autres.
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Niobium steel and method of making flat products therefrom
The present invention relates to a niobium steel, extra soft, calmed with aluminum and free from titanium, for cold-rolled and annealed flat products, having a chemical composition in% by weight comprising: at most 0.100% of C, maximum 1,000% Mn, maximum 0.100% P, maximum 0.020% S, maximum 0.080% Al, maximum 0.012% N, maximum 0.500% Si, the remainder being iron and impurities residual.
Niobium steels of this kind have already been known for a long time (see for example EP-0101740 and DE-19547181).
In the first document cited, it is proposed to manufacture flat products whose Nb content is less than or equivalent to the N content. Following hot rolling at a final temperature below Ar3, rolling to cold and annealed, products are obtained with low mechanical strength properties, sometimes even lower than the usual minimum requirements.
In DE-19547181, a niobium steel is manufactured, in which the Nb content must be at least 6 times that of nitrogen. The manufacturing process
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This also includes hot rolling at a final temperature below Ar3, cold rolling and annealing, as well as baking after application of varnish. The final products obtained have a much higher niobium content, for properties of mechanical resistance that are not much improved.
EP-B-0400031 finally proposes, by way of comparative example, a titanium-free niobium steel, having a content comprising more than 12 times the N content. Following hot rolling at a temperature final higher than Ar3, cold rolling and annealing, a product is obtained which, according to the patent itself, is not suitable for deep drawing, whatever the degrees of reduction used during cold rolling.
The object of the present invention is to propose a niobium steel having, in terms of mechanical properties on cold-rolled and annealed strips, a favorable compromise between the strength properties, such as for example the elastic limit and the load. of rupture, and the properties of ductility, such as the uniform elongation, the coefficient of work hardening and the total elongation.
To solve these problems, there is provided according to the invention a niobium steel as described at the start, characterized in that this steel contains a niobium content stoichiometrically lower than that of nitrogen and a sufficient boron or zirconium content. to fix unfixed nitrogen.
This steel has the advantage of being able to have a low niobium content, and therefore of not altering the ductility properties of the steel, while obtaining an assured and preferably early fixing of the nitrogen by the simultaneous presence of boron or zirconium and niobium. Advantageously, the content
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in niobium is at most equal to four times the content of N, preferably three times this.
According to one embodiment of the invention, the steel contains an Nb content of less than 0.040% by weight, and preferably between 0.005 and 0.030% by weight. Advantageously, it contains a boron content of between 0.0005 and 0.012% by weight, preferably between 0.0015 and 0.012% by weight, or else a zirconium content of between 0.020 and 0.080% by weight.
Other particular embodiments of the steel according to the invention will emerge from claims 1 to 10 given below.
The invention also relates to a method for manufacturing cold-rolled and annealed flat products, based on a niobium steel having a chemical composition as indicated above. This process comprises a casting of this steel in slabs, a reheating of the slabs to a temperature greater than or equal to 1000 C, a hot rolling of the slabs to form strips, with a final rolling temperature higher than Ar3, a winding of the strips at a winding temperature between 500 and 750 ° C., cold rolling of the strips with a predetermined reduction rate, recrystallization annealing, and a final work hardening passage (of skin).
This process offers the advantage of a secure fixation of nitrogen in the form of boron nitride or zirconium as well as in the form of niobium carbonitride, and this at a very early stage in the process. The simultaneous presence of boron or zirconium and
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niobium also promotes a reduced size of the austenitic grain during hot rolling. At the reheating temperature used, the niobium present is advantageously redissolved.
According to one embodiment of the invention, the final hot rolling temperature is preferably equal to or less than 900 C. It is precisely at this temperature, that is to say between the transformation temperature -y- a (Ar3) and 900 C, that the boron nitrides and the carbonitrides of Nb precipitate in the process according to the invention, which fixes the nitrogen. The maximum temperature mentioned above is not, however, critical and should only be considered as a preferred temperature.
According to a preferred embodiment of the invention, during cold rolling, the reduction rate is of the order of 40 to 85%, preferably 55-80%. This reduction rate is calculated according to the formula:
Reduction rate =
Thickness at the end of hot rolling - thickness at the end of rolling
Thickness of hot rolling end
Other particular embodiments of the method according to the invention will emerge from claims 11 to 18 given below.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description given below without implied limitation.
The niobium steel according to the invention is usually a conversion or electrical preparation steel, conventional, which is continuously cast. This steel must be extra soft, i.e. have an extremely low carbon content,
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less than 0.100% by weight, being able to reach minimum contents up to 0.020%, or even up to 0.001% by weight.
This steel must also be quenched with aluminum with a content of less than 0.080% by weight.
It will of course include niobium and will be free from any addition of titanium.
The chemical composition of this steel could therefore be as follows, in% by weight:
0.001 <C <0.100
0.100 <Mn <1.000
P <0.100
S <0.020
Al <0.080
N <0.012 if <0.500 with voluntary additions of niobium combined with an addition of boron or zirconium, for example:
Nb $ 0.040% by weight, and
0.0015 z B z 0.0120% by weight or
0.020 z Zr $ 0.080% by weight, the rest being iron and residual impurities of Cu, Ni, Cr, Sn for example.
In fact the adjusted values of Nb, B and Zr are calculated mainly as a function of the nitrogen present in the steel being treated.
The amount of Nb added is therefore in reality significantly lower stoichiometrically than nitrogen.
Nitrogen not fixed by niobium is fixed by B or Zr, which allows an addition of Nb less than what is usually necessary, to obtain sufficient mechanical resistance properties from a niobium steel , without titanium. This minimal addition of Nb makes it possible to simultaneously maintain good
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ductility properties. It also offers appreciable economic advantages given the significant cost of niobium.
The steel described above is poured into slabs, which are reheated in a conventional oven, for example an oven with movable beams or a pushing oven, so that they reach a core temperature greater than or equal to 1000 C, which sufficient to re-dissolve the precipitated niobium.
Hot rolling is then carried out on a conventional rolling train, generally in two stages: - roughing to produce a blank of 35 mm + 10 mm thick, at an average temperature of 1050 ° C., and - a finishing to carry out a hot strip with a thickness of 1 to 10 mm, respecting a minimum hot rolling temperature which is higher than the transformation temperature from the y-phase to the a (Ar3) phase.
It is between 900 ° C. and this transformation temperature that the boron nitrides and the niobium carbonitrides precipitate, with consequently a very early nitrogen fixation.
The strip is then cooled so
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controlled and finally wound at a temperature of around 6250C + 125 C.
After continuous pickling in conventional lines (HCl or H2SO4), the strip is cold re-rolled, with a thickness reduction rate of between 40 and 85%.
The cold rolled strip is then subjected to recrystallization annealing to give it the necessary mechanical properties. This annealing can be carried out in the form of a static annealing, for example
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in a tight or expanded coil, at a temperature of the order of 620-680OC, or in the form of a continuous annealing at a temperature of 680-850 C. The latter annealing may or may not be combined with any covering by coating with soaking or other processes.
A final rolling step is also carried out, in the form of a final work hardening, in order to eliminate the phenomena of "Lüders bands" and to ensure a good surface roughness as well as a flatness of the product.
The invention will now be explained in more detail, using examples given without limitation.
Comparison example 1
Extremely low carbon steel, without niobium, but with the addition of boron.
Chemical composition (in 10%).
C Mn si P S Al N2 B Nb 35 250 6 11 8 44 4.2 3.6 0 Hot rolled strip with a thickness of 3 mm.
Final temperature of hot rolling: 8700C Winding temperature 6200C HCl pickling Reduction rate 66% Cold rolled strip with a thickness of 1 mm.
Continuous recrystallization annealing at 7000C for 40 sec. followed by quenching in hot water at 50OC / sec. up to 400 C, application of aging at 4000 C for 120 sec. and cooling by nozzles to a temperature of 120 ° C., formal pickling, rinsing, and drying, then application of a final work hardening rate of 0.8%.
Mechanical properties Elastic limit Rp 0.2 = 235 MPa Breaking load Rm = 340 Mpa
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Elongation at break A% = 38% Work hardening coefficient n = 0.190 / 0.200
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Coefficient of anisotropy r cross = 1.35 Coefficient of plane anisotropy Ar = 0.350 Coefficient of normal anisotropy r av. 1.1
Comparison example 2
Same steel as that used in comparison example 1.
The same process is applied unlike the recrystallization annealing which this time is static at 6400C cold point (with maximum temperature of 700 C) for 2 hours. Then the treatment is completed in the manner described above.
Mechanical properties Rp 0.2 = 175 MPa Rm = 310 Mpa
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A% = 40% n =. 0.230 r cross = 1.25 Ar = 0.050 r avg. 1.01
Comparison example 3
Niobium steel with extremely low carbon content, without boron.
Chemical composition (in 10%) C Mn if P S Al N2 B Nb 50 350 8 12 6 40 6.0 0 50
The process applied is the same as that of comparison example 1, with these few differences:
Winding temperature: 6000C
Reduction rate: 50%
Static recrystallization annealing at 6600C cold point (with maximum temperature of 680OC) for 2 hours, or continuous annealing at around 7900C for 1
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minute and aging at 4000C for 180 seconds, then application of a final work hardening rate of 1.4%.
Mechanical properties (in length) Rp 0.2 = 350 MPa Rm = 440 Mpa A% = 26% n = 0.155 r cross = 1.2 r long = 0.7 Ar = -0.250 r avg. 1.1
Example 4
Niobium steel according to the invention, with addition of boron.
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10-3 <¯> Chemical composition (in 10%) C Mn if P S Al N2 B Nb 55 300 7-14 3 50 5.6 4.5 7
The process applied is the same as that described in comparison example 1, with these differences:
Winding temperature: 5000C
Reduction rate: 80%
Static recrystallization annealing at 6600C cold point (with a maximum temperature of 710 C) for 2 hours, then application of a final work hardening rate of 1.5%.
Mechanical properties Rp 0.2 = 290 MPa Rm = 390 Mpa A% = 36.5% n = 0.195 r cross = 1.1 Ar = -0.005 r av. 1, 0
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Example 5
Niobium steel according to the invention, with addition of boron. chemical composition (in 10%) C Mn if P S Al N2 B Nb 45 270 19 12 6 43 6.0 4.0 12
The process applied is the same as that described in comparison example 1, with these differences:
Final hot rolling temperature: 8750C
Winding temperature: 6400C
Reduction rate: 55%
EMI10.1
Continuous galvanizing annealing at 8500C (zinc pot temperature: 480 C) with aging at 480 C, then application of a final work hardening rate of 1.2%.
Mechanical properties Rp 0, 2 = 300 MPa Rm = 400 Mpa A% = 33% n = 0.175 r cross = 1, 1 Ar = 0.005 r avg. 1.0
Comparison example 6
Extremely low carbon steel, without niobium, but with the addition of zirconium.
Chemical composition (in 10%) C Mn Si P S Al N2 B Nb Zr 36 216 50 7 6 55 3.2 0 0 48
The process applied is the same as that of comparison example 1, with these few differences:
Final hot rolling temperature: 885 C.
Winding temperature: 650OC.
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Static recrystallization annealing (base annealing) at 610 C.
Final work hardening rate: 0.9%.
Mechanical properties Rp 0.2 = 224 MPa Rm = 351 Mpa A% = 37.6% n = 0.206 Ar = 0.308 r avg. 0.96
Example 7
Niobium steel with extremely low carbon content, with the addition of zirconium. chemical composition (in 10%) C Mn if P S Al N2 B Nb Zr 35 200 5 9 4 47 4.9 0 10 30
The process applied is the same as that of comparison example 1, with these few differences:
Winding temperature: 640OC.
Reduction rate: 58.3%.
Static recrystallization annealing (base annealing) at 700 C.
Final work hardening rate: 0.8% Mechanical properties Rp 0.2 = 255 MPa Rm = 361 Mpa A% = 36, 4% n = 0.190 Ar = 0.040 r avg. 1.01
As can be seen from these examples, extra mild steels with boron or zirconium, without niobium, if they are well ductile, have low to poor mechanical strength values,
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relatively close to the minimum values required by users (rio, 2 greater than or equal to 220 MPa and Rm greater than or equal to 320 MPa).
The extra mild niobium steel, without boron and without zirconium, of Comparative Example 3 has good mechanical resistance values, but its ductility properties are perfectly unsatisfactory, whereas it is generally required an elongation at the rupture greater than or equal to 32% and a work hardening coefficient greater than or equal to 0.170.
The niobium steels according to the invention offer both mechanical strength properties much greater than the usual lower limits and good ductility properties, thus providing an entirely favorable compromise for subsequent treatments.
In a particularly surprising manner, the niobium steels according to the invention exhibit, on cold-rolled and annealed strips, mechanical properties in the plane of the strip which are substantially independent of the direction relative to the direction of rolling as well. that a rational contraction in width substantially identical to a rational contraction in thickness. They therefore meet all the conditions for undergoing treatments of the difficult stamping type and the like.