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Publication number: BE668442A
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Description


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  Procéda pour la production de bandes et de feuillards métalliiques   revêtus,'fortement   ductiles. 



   La'présente invention se rapporte à la fabrication d'un produit métallique ferreux présentant un mince revêtement superficiel de zinc ou d'alliages de zinc, d'aluminium ou d'alliages d'aluminium, de terne (terne - alliage de plomb oontenant Jusqu'à 25 % environ d'étain) et autres, et plus particulièrement à un procédé qui fournit un produit fini possédant une possibilité d'étirage fortement augmentée. 



   Les procédés pour le revêtement en continu d'un , métal de base ferreux, comme par exemple le procédé bien connu décrit dans le brevet américain n  2.2110.893 accordé le 15 mars 1938 à Tadeusz Sendziimir, fournissent un produit revêtu capable de résister à des opérations d'étirage normales. Même lorsqu'il est mis en oeuvre à l'aide de bandes de fer ou d'acier réduites à froid pour être entièrement durcies, ce procédé contraint le métal de base à se recristalliser en un produit présentant une duotilité 

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 et une dcarbonisation   substantielles.   



   Toutefois, plus récemment, diverses'industries ont entrepris l'étirage profond et la formation   d'articles   présentant des courbes mixtes et autres. Ceci a résulté en un besoin intense d'un produit revêtu encore plus décarburé et plus ductile. 



   Il a par conséquent été impossible de réaliser cette plus grande possibilité d'étirage lors de la mise en oeuvre classique du procédé de revêtement Sendzimir. Ceoi est attribuable au fait que la température nécessitée pour la préparation de la surface du métal de base réduit à froid pour être entièrement durci et pour la.réalisa- . tion de la bonne adhésion au métal de revêtement, est élevée à un point tel que le produit résultant montre des propriétés normalisées. 



   La température de la bande dépasse la température   critique   A3 dans de nombreux cas, 
En d'autres mots, le procédé   Sendzimir   envisage la formation d'une mince couche   contrôlée   d'oxyde sur la surface de le Inde d'acier par   la réduction   de ce film d'oxyde et ensuite, tout en protégeant la bande de l'atmosphère extérieure, par   l'immer-   sion çle celle-ci dans un bain dé métal de revêtement.

   L'un des aspects les plus importants de ce traitement est le nettoyage parfait de la surface du métal de base à revêtir en vue d'éliminer les impuretés   contaminantes,   y compris les huiles et les graisses qu'il a recueillies au cours du procédé de laminage à froid, de façon que   ' le   métal de rev8tement adhère au métal de base. 



   La pratique industrielle a clairement établi que certaines températures minima sont nécessaires pour réaliser d'une manière satisfaisante cette opération de nettoyage. 



   D'autre part, il a également été reconnu que la bande d'acier recuite en caisson et d'une qualité pour l'étirage, contenant 0,03 à 0,10   %   de carbone et possédant d'excellentes caractéristiques d'étirage, perd certaines de ses propriétés mécaniques désirables, lorsqu'elle est chauffée au-dessus d'une 

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 certaine température déterminable et refroidie à l'air. C'est-à-dire qu'il existe une température maximum, à laquelle cette bande recuite en caisson peut être soumise, sans que sa possibilité d'étirage soit réduite.

   En outre, une opération normale de la séquence continue      recuit-revêtement des stades de traitement utilisés dans le procédé Sendzimir comprend des températures supérieures à cette température maximum, lesquelles réduisent la possibilité d'étirage du métal de base et résulte souvent en un produit présentant des propriétés en substance normalisées. En fait, des essais de laboratoire ont montré que même si cette bande recuite en caisson est introduite dans un.four, dans lequel les températures de la bande sont mainte- nues à environ   1350 F     (732"C),   une perte importante des propriétés mécaniques désirées se produit. 



   Le problème consiste à procéder à un nettoyage satisfaisant de la bande d'acier à revêtir sans une perte des   caractéristiques   d'étirage désirables, problème qui a été résolu à l'aide d'un procédé réalisable industriellement conformément à la présente invention. Jusqu'à présent, ces deux températures exigées ne pouvaient être atteintes dans le même procédé, parce que la température minimum nécessaire au nettoyage était supérieure à la température maximum qui permettait la rétention des propriétés d'étirage profond.

   La réduction de l'hydrogène doit être effectuée à 1350-1800 F (732   \   982 C) et, comme indiqué   ci-avant,   oes températures résulcent en une réduction de la qualité d'étirage   des aciers à faible teneur en carbone recuits en caisson .    



   Par conséquent, le but principal de la présente invention consiste à prévoir un procédé qui peut être mis en oeuvre industriellement et qui produit une bande d'acier ou de fer revêtue présentant des possibilités d'étirage fortement augmentée. 



   Un autre but très important de la présente invention consiste à mettre au point un procédé pour augmenter les possibilités 
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 d'étirage d'une bande d'acier laminée à froid et revêtue métall que- ment, lequel peut être utilisé en liaison avec un procédé de rye13-') 

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 tement continu. 



   Ces buts fondamentaux, ainsi que d'autres buts qui apparaîtront aux hommes de métier spécialisés dans la présente technique comme le démontre le présent mémoire, sont atteints par une certaine série de stades du procédé qui sont décrits ci-après. 



   En bref, dans une mise en oeuvre préférée de la présente invention, le métal de base est traité par un procédé de reouit à rouleau ouvert en vue de réduire la teneur en carbone à 0,015 % ou moins. Après un légor laminage de durcissement, la matière est revêtue dans une   ligne   de revêtement continue, dans laquelle la bande passe à travers un four de réduction. La tempéra- ture de la bande est maintenue dan certaines limites définies d'une manière précise tel que ceci est décrit en détail ci-après. 



   A titre d'exemple, un produit fabriqué conformément au présent procédé peut présenter.les propriétés méoaniques suivantes ! limite élastique d'environ   25.000   psi (1757 kg/cm2), allongement mesuré sur deux pouces (50,8 mm) d'environ 50 %, dureté   Rockwell   B comprise entre 35 et 45 et dimension de grains suivant l'indice 
ASTM 6 à 9. Ceci peut être comparé au produit normalisé qui présente une limite élastique d'environ   40.000   psi (28I2 kg/cm2), un allon-   gement   mesuré sur deux pouces (50,8 mm) d'environ 30   %   et une dureté 
Rockwell B d'environ 60, en même temps qu'une dimension de grains quelque peu plus petite. 



   Lors de la misé en pratique de la présente invention, la matière de départ peut être de l'acier calmé,à calmage contre. lé ou effervescent, de préférence sous la forme d'une bande continue réduite   à   froid. L'expression "bande réduite à froid" se rapporte simplement à un produit ferreux qui a été réduit au calibre final du feuillard par une réduction substantielle à froid, oomparative- ment à un simple laminage de durcissement réalisé sur des feuillards d'acier laminés à chaud. 



   Le premier stade du présent procédé comprend la 

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 décarbonisation de la bande d'acier au moyen d'une procédé de recuit à rouleau ouvert. Tel que   ceci   est bien connu des hommes de métier spécialisés dans la présente technique, le procédé de recuit à rouleau ouvert comprend l'enroulement ou le bobinage de la bande d'acier au moyen d'un cordon de fil ou d'un autre élément d'espace- ment disposé entre les circonvolutions du rouleau. Ce cordon de fil ou autre élément peut ensuite être éliminé pour laisser un vide spatial d'air prédéterminé entre chaque circonvolution de la bande ou peut également être laissé en place au cours du recuit.

   La bande enroulée de la manière décrite ci-avant est ensuite chauffée   à   environ 1350 F   (732 C)   dans une atmosphère contrôlée, comme par exemple de l'ammoniac dissocié. Lors de l'utilisation d'une atmos- phère de cette nature, la   déc@rbonisation   est réalisée en intro- duisant de la vapeur dès que la bande enroulée atteint la tempéra- ture désirée. 



   Toutefois, il doit naturellement être entendu que .l'atmosphère de décarbonisation peut être produite d'une autre manière classique. La décarbonisation peut être réalisée à des températures comprises entre 1100 F (593 C) et la température critique A3. Pour des buts pratiques, le domaine actif préféré se situe entre 1300 F et   1500 F   (704 et   815 C).   



   La décarbonisation doit être maintenue Jusqu'à ce que la teneur en carbone de la bande d'acier soit au maximum de 
0,015   %.   Il a été constaté que ce degré de   déoarbonisation   permet d'obtenir deux résultats importants : (1) la bande d'acier décarburée de cette façon peut être chauffée à une température maximum plus élevée (une température qui normalise les produits ordinaires) sans une perte de ses propriétés mécaniques et des possibilités d'étirage, et (2) ses surfaces sont plus aisément nettoyées et dès lors la ligne de revêtement peut être mise en action dans des conditions de plus basses températures. 

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   L'importance des aspects de cette constatation apparaît immédiatement en vue d'une discussion préliminaire. 



   Après le refroidissement de la bande enroulée décarburée à une température en substance ambiante, il a été constaté qu'il convient de soumettre la bande   à   une opération de laminage de durcissement. Ce stade introduit naturellement un certain degré de tension dans la bande et augmente légèrement sa dureté, mais accroît fortement ses qualités de traitement et dès lors ce stade est le plus souvent désirable pour la raison précitée. 



   Le nettoyage de la surface de la bande, qui consti- tue le stade préparatoire de l'opération de revêtement, peut être réalisée de plusieurs façons, Comme décrit dans le brevet de   sendzimir   mentionné ci-avant, la bande d'acier passe à travers un petit four d'oxydation, dans lequel une chaleur suffisante est fournie pour la combustion des huiles et des graisses se trouvant sur la surface de la bande d'acier. La pratique industrielle a établi qu'un domaine de températures de bande de 700 à 900 F (371 à 482 C) est entièrement satisfaisant. 



   Il est possible de supprimer ce stade d'oxydation dans certaines circonstances, lorsque la surface est   extraordinai-   rement propre. Par exemple, une bande qui a été "recuite jusqu'au brillant" et qui est introduite directement dans l'unité de revêtement métallique, doit être préparée pour le   revêtement,   sans la mise en oeuvre du stade d.'oxydation décrit ci-avant. Dans l'alternative, la bande peut être chimiquement nettoyée par toute pratique classique bien connue, comme par exemple le nettoyage à l'aide   d'alcalins   ou le décapage au moyen d'acides. 



   La bande doit passer ensuite à travers un four de réduction. Bien que plusieurs types de fours peuvent être employés dans ce but, une mise en oeuvre préférée de ce procédé nécessite l'utilisation d'un four de réduction continu à plusieurs bandes      
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 de passage qui, conformément à la pratique classique, oompf\d 

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 une section de chauffage et une section de refroidissement contr8lée. 



  Il apparaît également que, si besoin est, le four d'oxydation et le four de réduction peuvent être combinés en une structure unique simplement en prévoyant une atmosphère d'oxydation à ou à proximité de l'extrémité d'entrée et une atmosphère réductrice à ou à proximité de l'extrémité de sortie, ainsi qu'une séparation de ces atmosphères par des plaques-chicanes ou autres, de façon à minimiser la diffusion du gaz. 



   Le four de réduction réduit ou élimine tout mince revêtement d'oxyde et retransforme celui-ci en une couche de métal de base de la bande qui est pure, en ce sens qu'elle est exempte de carbone, d'oxydes et autres. Cette couche réduite adhère étroitement à la surface du métal de base et rend ce dernier particulièrement réceptif au métal de revêtement. 



   L'atmosphère réductrice peut être engendrée par toute méthode classique et les quantités nécessaires de réactifs peuvent être déterminées à partir de données d'équilibre bien connues. 



   Dans la pratique classique de   Sendzimir,   et en raison de certaines conditions, la température maximum de la bande dans le four de réduction peut varier de 1350 à 1800 F (732 à   982*0).   



  Toutefois, la pratique industrielle à établi que les températures proches du niveau supérieur de ce domaine sont préférables d'une manière précise,   p@@ncipalement   en raison des possibilités supé- rieures de   nettoya@e   inhérentes aux températures plus élevées. 



   Dans la présente invention, la température de la bande dans le four de réduction est d'une importance critique et doit être soigneusement contrôlée.   Il   a été constaté qu'en mainte- nant la température de la bande en-dessous du point critique A3 pour la bande d'acier décarburée qui est traitée, les propriétés mécaniques et la texture des grains, conférées à cet acier par le stade de recuit à rouleau ouvert, peuvent   'être   retenues dans une 
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 large mesure. La limite exacte de la température varie bien entdu 

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 avec la teneur en carbone de l'aoier qui est traité, mais en tout cas la température ne doit pas excéder le point   critique   A3 pour l'acier en question.

   Cette limite supérieure de la température peut être définie d'une manière plus précise que la température à laquelle la croissance des grains se présente pour produire une plus grande dimension de grains qui affaiblit fortement les possi- bilités d'étirage. Ordinairement, la dimension prédominante des grains pour un acier étirable doit être plus petite que l'indice ASTM 6. Une pratique préférée utilise des températures proches de plus la limite supérieure, bien que   daubasses   températures donnent des résultats satisfaisants avec une matière de départ appropriée. 



  Il a été empiriquement déterminé que pour des opérations indus- trielles générales, la température maximum pratique est d'environ 1575 F (856 C). La limite inférieure de la température est déter- minée par la condition requise pour la préparation de la surface et est d'environ   1350 F   (732 C) pour le procédé normal Sendzimir. 



   Finalement, sans réexposer la bande d'acier à l'air, celle-ci est placée en-dessous de la surface d'un bain fondu de métal de revêtement. Une simple tuyère de refroidissement d'une construction classique, s'étendant depuis la sortie du four de réduction jusqu'au bain de métal de revêtement, suffit à empêcher une réexposition à l'atmosphère extérieure, tout en refroidissant la bande à une température proche approximativement de oelle du métal de revêtement. Bien qu'il soit possible (au moins en théorie) de disposer d'une atmosphère   d'un'!caractère   neutre dans la hotte, une atmosphère réductrice est de préférence établie. 



   Il est préférable également que.la hotte et le four soient maintenus à une pression excédant quelque peu la pression atmosphérique. Puisque la hotte est scellée à une extré- mité par le bain du métal de revêtement, un excès de pression contraint une certaine quantité de gaz réducteur à brûler à l'extrémité d'entrée du four de réduction, en empêchant ainsi la 

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 contamination de l'atmosphère du four par l'atmosphère extérieure. 



   En vue d'illustrer une réalisation spécifique du prooédé conforme à l'invention, l'exemple suivant est donné. 



  La composition ohimique pertinente de la bande qui est traitée comprend ! 
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<tb> Carbone <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> %
<tb> 
<tb> Manganèse <SEP> 0,33 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Phosphore <SEP> 0,004 <SEP> %
<tb> 
<tb> Soufre <SEP> 0,024 <SEP> %
<tb> 
<tb> Silicium <SEP> 0,003 <SEP> %
<tb> 
<tb> Cuivre <SEP> 0,038 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> Aluminium <SEP> 0,40%
<tb> 
<tb> Fer <SEP> Solde
<tb> 
 
La décarbonisation est réalisée par un recuit à rouleau ouvert rendant 9 heures à   1300 F   (704 C).

   L'atmosphère se compose de 40 % H2 et de 60   %   N2, le point de rosée étant de   120 F     (49*C).   Après la décarbonisation, l'analyse chimique montre que la teneur en carbone de la bande a été réduite à   0,0018%,   les doses des autres constituants restant essentiellement les mêmes. 



   Avant d'entrer dans la ligne de revêtement, la bande est soumise à un laminage de durcissement de 1   %   en vue d'améliorer ses qualités de traitement. 



   Dans la ligne Sendziimir, la température de la bande dans le four d'oxydation est maintenue à 800 F (426 C) et à 1550 F   (843*C)   dans le four de réduction. Au cours de ce traitement parti- culier, le métal de revêtement est du zinc, mais celui-ci ne doit pas être considéré comme une limitation. Etant donné que la présente invention décrit un procédé pour le traitement d'un métal de base, les stades de décarbonisation, d'oxydation et de réduction sont similaires pour tous les métaux de revêtement. 



   Après le revêtement, la bande est soumise à un laminage de durcissement de 0,5 % et les propriétés mécaniques 

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 suivantes sont obtenues : 
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<tb> Limite <SEP> élastique <SEP> 27.800 <SEP> psi <SEP> (1940 <SEP> Kg/cm2)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dureté <SEP> Rockwell <SEP> B <SEP> 42
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Allongement <SEP> mesuré <SEP> 1
<tb> 
<tb> 
<tb> sur <SEP> 2 <SEP> pouces <SEP> (50,8 <SEP> mm) <SEP> 44 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dimension <SEP> de <SEP> grains
<tb> 
<tb> 
<tb> ASTM <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 
 
Si besoin est,

   la bande revêtue peut être soumise à d'autres stades du prooédé dans le but de traiter la surface   revêtue.   Ces stades subséquents sont entièrement classiques et sont bien   oonnue   des hommes de métier spécialisés dans cette technique. 



   REVENDICATIONS. 



   1. Procédé pour la production d'un métal de base ferreux revêtu   métalliquement   présentant des possibilités d'étirage fortement augmentées, caractérisé en ce qu'il comprend les stades consistant à former le métal de base en un rouleau ouvert et à dés   'burer   ce métal de base jusqu'à une teneur en carbone inférieure à   0,015 % ,   à nettoyer ensuite la surface du métal de base en vue de la préparer au revêtement, tout en maintenant le métal de base   à une   température comprise entre 1350 F   (732 C)   et le point critique A3 du métal de base, et à faire passer ensuite le métal de base dans un bain de métal de revêtement fondu. 

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Claims

2. Procédé pour la production d'une bande de métal ferreux revêtue métalliquement présentant des possibilités d'étirage fortement augmentées, caractérisé en ce qu'il comprend les stades consistant à former la bande en un rouleau ouvert, à augmenter la température de la bande enroulée dans une atmosphère contr8lée et à décarburer la bande enroulée, ouverte et chauffée jusqu'à une teneur en carbone inférieure à 0,015 %, à soumettre la bande à un chauffage en vue de porter la température de la bande dans un domaine de 700 à 900 F(371 à 482 C) et de nettoyer la surface de celle-ci, et à chauffer ensuite davantage la bande jusqu'à une température comprise EMI10.2 entre 1350 F (732 C) et le point critique A3 de la bande dans un . - .j. 1 -.4- oap r CI.

bandp dans MB###### <Desc/Clms Page number 11> bain de métal de revêtement fondu sans réexposition de la bande à l'air.

3. Prooédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend le stade d'un laminage de durcissement de la bande déoarburée avant son traitement par une chaleur d'oxydation et de réduction.

4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les stades consistant à soumettre la bande à un chauffage et ensuite à un second chauffage à une température comprise entre 1350 F (732 C) et le point critique A3 de la bande dans une atmosphère réductrice sont réalisés dans des fours de recuit continu du type à plusieurs bandes de passage et en-ce que le premier chauffage est effectué dans des conditions d @xydation.

5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la décarbonisation est réalisée dans une atmosphère oonte- nant de l'hydrogène et de la vapeur d'eau.

6. Procédé pour la production d'une bande de métal ferreux revêtue métalliquement présentant des possibilités d'étirage fortement augmentées, caractérisé en ce qu'il comprend les stades consistant à laminer à fr@id la bande jusqu'à un calibre final par une réduction substantielle à froid, à former la bande en un rouleau ouvert, à augmenter la température de la bande enroulée et ouverte dans un atmosphère relativement sèche contenant de l'hydro- gène, à introdu@e de la vapeur d'eau dans l'atmosphère contenant de l'hydrogène dans le but de réaliser la décarbonisation de la'bande enroulée, et à poursuivre cette décarbonisation Jusqu'à ce que la teneur en carbone de la bande enroulée soit au maximum de 0,015 %, à refroidir la bande décarburée,

à soumettre ensuite la bande à un chauffage dans des conditions d'oxydation pour porter la tempéra- ture de la bande dans un domaine de 700 à 900*F (371 à à 482 C)et pour nettoyer la surface de celle-ci, à chauffer ensuite la bande à une température supérieure à 1350 F (732 C) et inférieure à 1575 F <Desc/Clms Page number 12> (856*0) dans une atmosphère réductrice et à faire passer finalement cette bande dans un bain de métal de revêtement fondu dans ré@xposi- tion de la bande à l'air, 7. procède suivant la revendication 6, caractérise en ce que les stades consistant à soumettre la bande à un chauffage dans des conditions d'oxydation et à un second chauffage à une température supérieure à 1350 F (732 C)

et inférieure à 1575'F 856 C) dans une atmosphère réductrice sont réalisés dans des fours de recuit.continu du type à plusieurs bandes de passage.