BE837458A - Procede de traitement thermique en continu de toles laminees - Google Patents

Description

  Procédé de traitement thermique en continu de

  
tôles laminées.

  
La présente invention est relative à un procédé

  
de traitement thermique en continu de tôles laminées à froid.

  
Ce procédé est particulièrement intéressant pour conférer à

  
ces tôles une excellente combinaison limite élastique - allongement et une grande homogénéité de propriétés sur toute leur

  
largeur, avec pour conséquence une grande aptitude à l'emboutissage. De telles qualités sont spécialement requises pour

  
les tôles à haute limite élastique utilisées dans l'industrie

  
automobile. 

  
Quand on veut obtenir de bonnes propriétés de ductilité, d'emboutissage et d'allongement avec des tôles laminées à froid, on les soumet généralement à un recuit de recristallisation en bobine, dans un four à cloche. 

  
 <EMI ID=1.1> 

  
parce qu'il est long et partant de faible productivité; en outre, les résultats ainsi obtenus présentent une assez grande dispersion.

  
Pour remédier à ces inconvénients, on a déjà préconisé de remplacer ce traitement de recuit par un traitement thermique continu; malgré les nombreuses variantes proposées, il est cependant encore impossible d'obtenir à coup

  
 <EMI ID=2.1> 

  
sur toute leur largeur, et une bonne ductilité, tout en gardans une durée de traitement acceptable.

  
La présente invention a pour objet un procédé permettant de remédier à ces inconvénients.

  
L'invention est basée sur le fait que, compte tenu de la production à assurer et d'une longueur totale de ligne raisonnable, la durée totale du cycle est limitée à quelques minutes. Pendant ce court laps de temps, le traitement doit assurer :
- la recristallisation au moins partielle de la structure écrouie de la tôle laminée à froid,
- le développement d'une texture favorable à l'emboutissage,
- le grossissement du grain jusqu'à la taille désirée,
- la précipitation du carbone interstitiel sous forme de carbures.

  
Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel on soumet une tôle d'acier laminée à froid à un traitement thermique comprenant une opération de chauffage suivie d'une opération de refroidissement rapide est essen-Il peut être avantageux, suivant l'invention, que la tôle refroidie par immersion dans le bain aqueux soit maintenue, pendant un temps compris entre 10 secondes et 2 minutes, dans le dit bain de refroidissement.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
mersion dans un bain aqueux est avantageusement soumise à une opération de revenu ou de surveillissement consistant à chauffer la dite tôle à une température comprise entre 300[deg.]C et
500[deg.]C, ce qui permet d'augmenter la ductilité du métal.

  
Egalement suivant l'invention, la tôle amenée à une température comprise entre 300[deg.]C et 500[deg.]C est avantageusement maintenue à cette température, pendant une durée supérieure à 15 secondes.

  
Dans le cas de la fabrication d'une tôle à haute limite élastique, le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que l'on chauffe la tôle à une température supérieure à sa température de recristallisation, en ce que l'on maintient cette tôle pendant plus de 30 secondes à une température comprise entre la température atteinte en fin de chauffage et celle à partir de laquelle on débute le refroidissement rapide, cette dernière température étant choisie entre 800[deg.]C et 1000[deg.]C, de préférence entre 850 - 960[deg.]C, en ce que l'on plonge ensuite cette tôle pendant une durée supérieure à 10 secondes dans un bain aqueux porté à l'ébullition, de manière

  
 <EMI ID=4.1> 

  
Si, dans le cas d'une tôle à haute limite élastique, une ductilité supplémentaire est exigée, on réchauffe cette tole à la sortie du bain aqueux à une température comprise entre 300[deg.]C et 500[deg.]C, pendant une durée supérieure à

  
15 secondes .

  
L'ensemble des modalités opératoires détaillées plus haut est également valable dans les cas où un refroidissement homogène effectué dans les gammes de vitesses habituelles (35[deg.]C - 250[deg.]C par seconde) est requis et par exemple pour effectuer le recuit de tôles pour emboutissage ou pour fabriquer des tôles galvanisées à haute limite élastique ou de fer blanc à dureté et à ductilité élevées ou encore en acier inoxydable. à condition d'adapter les conditions à la nature du métal traité.

  
 <EMI ID=5.1> 

  
une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit cidessus.

  
L'installation de traitement de tôles et en particulier de tôles en acier à haute limite élastique est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend un four de chauffage pour porter la tôle à une température supérieure à sa température de recristallisation et éventuellement son maintien à cette température pendant un temps déterminé, un récipient contenant un bain aqueux porté pratiquement à sa température d'ébu llition, la tôle étant destinée à être plongée dans ce bain pour etre refroidie et éventuellement maintenue à la température finale de refroidissement pendant un temps déterminé, éventuellement un four de revenu pour porter la tôle ainsi refroidie à une température d'environ 400[deg.]C et le cas échéant la maintenir à cette température pendant un temps déterminé, des moyens pour refroidir la tôle jusqu'à la

  
 <EMI ID=6.1> 

  
débobiner la tôle en début de traitement et pour rebobiner la dite tôle en fin de traitement.

  
Les figures 1 à 3 sont données en annexe à

  
 <EMI ID=7.1> 

  
objet de la présente invention.

  
La figure 1 représente une installation conçue pour la mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de la présente invention et l'évolution de la température en fonction du temps lors d'un traitement thermique conforme à la présente invention. La figure 2 est relative à la représentation d'un refroidissement conforme à la présente invention dans un diagramme CCT, avec comparaison avec un refroidissement par air et une trempe à l'eau. La figure 3 représente les variations de la limite élastique suivant la largeur de la tôle dans le cas de <EMI ID=8.1> 

  
eau froide (2) .

  
Sur la figure 1, en ce qui concerne l'évolution de la température en fonction du temps, les températures exprimées en degrés centigrades sont portées en ordonnée et le temps exprimé en minutes est porté en abscisse.

  
La tôle à traiter est chauffée à une tempéra-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
pérature de recristallisation et maintenue entre cette température et la température T2 de début du refroidissement rapide, pendant le temps compris entre t., et t2. A ce dernier moment, la tôle est plongée dans une cuve d'eau bouillante et sa tem-

  
 <EMI ID=10.1> 

  
Il est à noter que le diagramme de refroidissement de la tôle comporte en fait deux phases : une première étape (jusque environ 350[deg.]C) au cours de laquelle la vitesse de refroidissement semble freinée, phénomène dû probablement à la formation de vapeur d'eau constituant un écran thermique

  
 <EMI ID=11.1> 

  
de refroidissement est très avantageux car, d'une part il permet d'éviter la formation de martensite (première étape) et d'autre part, il permet de réduire sensiblement la longueur de l'installation par rapport aux autres installations du même type, utilisées actuellement. 

  
 <EMI ID=12.1> 

  
enfin la tôle ainsi traitée jusqu'à une température suffisamment basse pour éviter l'oxydation à l'air.

  
L'installation utilisée pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus comprend les moyens suivants, représentés sur la figure 1 :
- un dispositif d'entrée (1) comportant une débobineuse et une soudeuse,
- éventuellement, une chambre de dégraissage électrolytique
(2), pour enlever les huiles de laminage, quand il y a lieu,
- un accumulateur d'entrée, (3)
- un four de chauffage, (4)
- une chambre (5) pour maintenir la tôle à une température voisine de celle choisie comme point de départ du refroidissement rapide,
- une cuve de traitement à l'eau bouillante (6) comprenant un dispositif (11) de récupération par condensation de vapeur, un dispositif (12) de préchauffage de l'eau, un dispositif (13) d'alimentation en eau, un sas (14) d' entrée dans la cuve (6), un sas (15) de sortie de la cuve (6),
- un four de revenu, (7)
- une zone de refroidissement final, (8)

  
- un accumulateur de sortie,(9)
- un dispositif de sortie (101 comportant une bobineuse, une cisaille, éventuellement une cisaille de rive, une <EMI ID=13.1> 

  
Les exemples d'application ci-après sont également donnés à titre indicatif mais non limitatif. 

  
Exemple 1. : tôle pour emboutissage 

  
On a réalisé en usine, de manière habituelle, un lingot de 17 tonnes d'acier effervescent. Ce lingot a été réduit en brame puis laminé à chaud avec les caractéristiques suivantes :
- température de fin de laminage à chaud : 885[deg.]C
- température de bobinage : 620[deg.]C
- épaisseur finale : 2,5 mm.

  
La composition du produit ainsi obtenu est donnée ci-dessous :

  

 <EMI ID=14.1> 


  
La bobine de tôle a ensuite été décalaminée à l'acide chlo-  rhydrique puis laminée à froid avec un taux de réduction de 

  
60 % jusqu'à l'épaisseur finale de 1 mm. 

  
On a prélevé des échantillons de bande laminée

  
à froid et on leur a fait subir le cycle suivant : 

  
 <EMI ID=15.1>  b) maintien à cette température, pendant 2 minutes,  c) immersion pendant 30 secondes dans de l'eau bouillante  d) traitement pendant 5 minutes dans un four à 400[deg.]C,  e) refroidissement final à l'air. 

  
Le relevé ci-dessous donne les propriétés du produit ainsi obtenu 
- limite élastique (à 0,2 %) - 21,8 kg/mm<2>
- charge de rupture : 31,3 kg/mm<2> 
- allongement (base 50 mm) : 45,2 %
- coefficient "n" : 0,236 <EMI ID=16.1>  

  
 <EMI ID=17.1> 

  
On a réalisé dans un four électrique de 500 kg un acier de composition suivante :

  

 <EMI ID=18.1> 


  
Cet acier a été laminé à chaud avec les caractéristiques suivantes :
- température de fin de laminage à chaud : 910[deg.]C
- température de bobinage : 580[deg.]C
- épaisseur finale : 2,7 mm.

  
La bobine ainsi obtenue a été décalaminée à l'acide chlorhydrique puis laminée à froid avec un taux de réduction de 63 %, jusqu'à 1 mm d'épaisseur.

  
On a alors prélevé des échantillons en vue de leur faire subir les traitements thermiques suivants :

  
Cycle A : a) chauffage en 1 minute à 900[deg.]C b) maintien à 900[deg.]C pendant 2 minutes c) immersion dans l'eau bouillante, pendant 30 secondes, dont 20 pour le refroidissement jusqu'à

  
 <EMI ID=19.1> 

  
d) refroidissement final à l'air..

  
Cycle B : a) chauffage en 1 minute à 920[deg.]C b) maintien à 920[deg.]C pendant 2 minutes c) immersion pendant 20 secondes dans de l'eau bouil- <EMI ID=20.1>  d) revenu pendant 3 minutes dans un four à 350[deg.]C, e) refroidissement final à l'air.

  
Cycle C : a) chauffage en 90 secondes à 940[deg.]C b) maintien entre 940 et 960[deg.]C pendant 90 secondes <EMI ID=21.1>  température au départ du traitement : 960[deg.]C d) revenu pendant 5 minutes dans un four à 400[deg.]C e) refroidissement final à l'air. 

  
i

  
Cycle D : a) chauffage en 1 minute à 900[deg.]C  b) maintien à 900[deg.]C pendant 2 minutes  c) trempe à l'eau froide avec une vitesse de refroi- <EMI ID=22.1>  d) revenu à 400[deg.]C pendant 5 minutes. 

  
Les produits ainsi obtenus avaient les propriétés suivantes : ,

  

 <EMI ID=23.1> 


  
On constate que le refroidissement à l'eau

  
 <EMI ID=24.1> 

  
A titre de comparaison, signalons que cet acier à l'état laminé à chaud, et après un recuit classique dans un four à cloche en bobine serrée à 700[deg.]C pendant 12 heures, avait

  
 <EMI ID=25.1>  

  
état laminé à chaud après laminage à froid (épaisseur 2,7 mm). et recuit classique.

  

 <EMI ID=26.1> 


  
Les traitements réalisés selon l'invention, permettent donc d'obtenir sur le produit laminé à froid, une résistance supérieure à celle de la tôle à chaud à haute résistance, tout en gardant les propriétés de ductilité et d' emboutissage caractéristiques d'un acier laminè à froid, de qualité ordinaire. Par rapport au recuit conventionnel, le progrès est encore plus considérable, puisque la limite élastique passe de 28 à 42 kg/mm2-, l'allongement ne baissant que de 4 % environ.

  
La figure 2 permet de bien voir la différence existant entre le traitement suivant l'invention et ceux comprenant un refroidissement à l'air et une trempe à l'eau, à l'aide du diagramme CCT correspondant à l'acier de l'exemple
2.

  
Sur cette figure, la température exprimée en degrés centigrades est portée en ordonnée et le temps exprimé en secondes est porté en abscisse (coordonnées logarithmiques).

  
La courbe de refroidissement conforme au procédé faisant l'objet de la présente invention est représentée en (1). La courbe relative à un refroidissement à l'air est représentée en (2) et la courbe relative à un refroidissement à l'eau froide est représentée en (3). La courbe représentative du procédé préconisé par le demandeur est située entre les deux autres.

  
 <EMI ID=27.1>  hétérogénéité de la limite élastique suivant la largeur d' une tOle trempée à l'eau froide (2) vis-à-vis d'une tôle trempée à l'eau bouillante (1), conformément au procédé suivant l'invention.

  
En abscisse, on a reporté les distances à l' axe (en mm) et en ordonnée, on a reporté la limite élastique mesurée en long (en kg/mm<2>) .

  
Pour la tôle trempée à l'eau bouillante (1), la limite élastique varie entre 41 et 42 kg/mm<2>; pour la tôle trempée à l'eau froide, la limite élastique varie de 46 à 53 kg/mm2. 

REVENDICATIONS

  
1. Procédé de traitement thermique en continu de tôles d'acier laminées à froid, comprenant une opération de chauffage suivie d'une opération de refroidissement rapide, caractérisé en ce que l'opération de chauffage consiste à porter la tôle à une température supérieure à sa température de recristallisation et en ce que l'opération de refroidissement consiste à immerger la tôle ainsi chauffée dans un bain aqueux maintenu sensiblement à sa température d'ébullition.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de chauffage est effectuée à une vitesse supérieure à 4[deg.]C par seconde.

   3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bain aqueux dans lequel on immerge la tôle en vue de la refroidir est constitué d'eau uniquement.

   4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications <1> à <3>, caractérisé en ce que le bain aqueux dans lequel on immerge la tôle en vue de la refroidir rapidement, <EMI ID=28.1>

   ceptibles de modifier le coefficient de transfert de la chaleur, par exemple des sels, (notamment du chlorure de calcium Ou du borax) ou de" substances tensio-actives telles que des palmitates, des stéarates, des oléates de sodium ou de potassium ainsi qu'éventuellement des matières inhibitrices de corrosion.

   5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, suivant la composition du bain aqueux dans lequel on immerge la tôle pour la refroidir, et suivant la pression dans la chambre au-dessus du bain, la température d'ébullition de ce bain est comprise entre 80[deg.]C et 150[deg.]C.

   6. Procédé suivant l'une ou l' autre des reven-

   <EMI ID=29.1>

   sement de la tôle dans le bain aqueux est comprise entre 35[deg.]C

   par seconde et 250[deg.]C par seconde. &#65533;

   7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on maintient la tôle

   à une température égale ou éventuellement intermédiaire aux températures de fin de chauffage et de début du refroidissement rapide, pendant un temps supérieur à 30 secondes.

   8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la tôle refroidie par immersion dans le bain aqueux est maintenue pendant un temps compris entre 10 secondes et 2 minutes, dans le dit bain, en

   fin de refroidissement.

   9. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven-

   <EMI ID=30.1>

   immersion dans un bain aqueux est soumise à une opération de revenu ou de survieillissement consistant à chauffer la dite tôle à une température comprise entre 300[deg.]C et 500[deg.]C-

   10. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la tôle traitée à une température comprise entre 300[deg.]C et 500[deg.]C est maintenue à cette température pendant une durée supérieure à 15 secondes.

   11. Procédé suivant la revendication 1, pour la fabrication d'une tôle à haute limite élastique, caractérisé en ce que l'on chauffe la tôle à une température supérieure

   à sa température de recristallisation, en ce que l'or maintient cette tôle pendant plus de 30 secondes à une température comprise entre la température atteinte en fin de chauffage et celle à partir de laquelle on débute le refroidissement rapide, cette dernière température étant choisie entre 800[deg.]C

   <EMI ID=31.1>

   ensuite cette tôle pendant une durée supérieure à 10 secondes, dans un bain aqueux à l'ébullition, de manière à atteindre une température comprise entre 80[deg.]C et 150[deg.]C.

   12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que, à la sortie du bain aqueux, on réchauffe la tôle à une température comprise entre 300[deg.]C et 500[deg.]C, pendant une durée supérieure à 15 secondes.

   13. Installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit dans l'une ou l'autre des revendications 1 à 12,

   <EMI ID=32.1>

   porter la tôle à une température supérieure à sa température de recristallisation et éventuellement son maintien à cette température pendant un temps déterminé, un récipient contenant un bain aqueux pratiquement à sa température d'ébullition, pour recevoir la tôle destinée à être refroidie et éventuellement maintenue à la température finale de refroidissement, pendant un temps déterminé, éventuellement un four de revenu pour réchauffer la tôle refroidie jusqu'à une température d' environ 400[deg.]C et éventuellement la maintenir à cette température pendant un temps déterminé, des moyens pour refroidir la tôle, jusqu'à la température ambiante après son revenu à 400[deg.]C, des moyens pour débobiner la tôle en début de traitement et pour rebobiner la dite tôle en fin de traitement.