Procédé de fabrication ae laminés en acier présentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasticité et une résilience à
très basses températures.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de laminés en acier, notamment de ronds à béton, présentant une bonne soudabi-
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basses températures.
Il est bien connu que les ronds à béton de fabrication courante avec une limite d'élasticité de l'ordre de 400 N/mm2 ne présentent qu'une très faible ténacité. Ainsi leur température de transition pour
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Il s'ensuit que ces produits n'offrent qu'une faible résistance à la rupture fragile aux basses températures.
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tures de l'ordre de - 196[deg.]C n'était point requise pour les utilisations courantes faites des laminés en acier comme les ronds à béton. Or, l'évolution récente de la technologie de fabrication et surtout de stockage des gaz liquéfiés a conduit à la nécessité de disposer
de quantités assez importantes de laminés en acier résistant
au froid intense. Ainsi par exemple il est prévu, pour des raisons
de sécurité, de munir les réservoirs de stockage de gaz liquéfiés d'une enveloppe en béton armé en analogie au mesures de sécurité appliquées dans le domaine des réacteurs nucléaires.
Pour être utilisables pour la constitution de l'armature de telles enveloppes de réservoirs à gaz liquéfiés qui se trouvent exposées à des températures de - 50[deg.]C à - 196[deg.]C les ronds à béton doivent présenter en plus d'une résilience adéquate à coeur, une soudabilité satisfaisante, ce qui implique des teneurs en carbone inférieures à
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sont soumis à un torsadage à froid, ce qui a d'un côté pour effet de leur conférer une limite d'élasticité satisfaisante mais ce qui entraîne d'autre part une ténacité faible, surtout à des basses températures.
On a également essayé par exemple de soumettre au cours même de la
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tense en surface à la sortie du laminoir, ainsi qu'un autorévenu subséquent. Ceci a permis d'obtenir des ronds à béton soudables et tenances sans que ces ronds présentent toutefois des températures de transition Charpy V-35 J/cm2 sensiblement meilleures que - 50[deg.]C.
Jusqu'ici seuls les ronds à béton fabriqués à partir d'un acier
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revenu, ou bien une trempe suivie d'un revenu, présentent une résilience Charpy V-35 J/cm2 minimum à -196[deg.]C.
Ainsi, le but de l'invention consiste à proposer un procédé de fabrication de laminés répondant aux critères mentionnés au premier alinéa, ce procédé étant réalisable ex chaude de laminage, de préférence à partir d'un acier contenant un minimum d'éléments d'alliage coûteux, réduisant ainsi le prix de revient des laminés produits.
Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé en ce qu l'on met en oeuvre un acier contenant du carbone (C), du manganèse (MN), du silicium (SI), de l'aluminium (AL) et du niobium (NB), que l'on lamine cet acier en veillant à ce que le taux de réduction total, réalisé au cours des trois dernières
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pour les opérations avant (Tl) pendant (T2) et après (T3) le la-
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que la limite d'élasticité (LE) et la résilience -120[deg.]C (KCV), exprimées par
LE - 1035 + 510 C + 192 MN + 2270 N3 - 0,21 Tl
- 0,42 T2 - 0,48 T3 - 3,51 D et
KCV - 2202 - 2066 C + 23,20 MN - 2064 NB - 0,77 Tl
- 1,24 T2 - 0,23 T3 - 1,98 D atteignent les valeurs élevées convoitées. Il est bien entendu que les concentrations des différents éléments
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Ainsi la composition chimique de l'acier utilisé est choisie suivant les expériences recueillies au cours de nombreux essais qui
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d'autant plus basse que l'on vise une températures de transition . plus basse Par exemple on limite le carbone préférentiellement à
0.08 X max. pour une température de transition Charpy V-35 J/cm2 à <EMI ID=11.1>
neur en silicium de l'ordre de 0,3 X est propice pour renforcer la résistance.
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minium pour améliorer la soudabilité et diminuer considérablement la tendance au vieillissement. L'affinage du grain relève par ailleurs la limite d'élasticité, ainsi que la ténacité.
Le Nb et éventuellement le V et/ou le Mo garantiront une limite
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mètres.
Suivant l'invention le produit est soumis au cycle thermomécanique particulier décrit au cours duquel la température du produit est contrôlée pour toutes les opérations avant, pendant et après le laminage, le taux de réduction total obtenu au cours de ces passes doit être important c'est-à-dire de préférence supérieur à 20 X.
Il convient de souligner que le cycle thermo-mécanique particulier, qui fait partie du procédé suivant l'invention, a pour but l'obtention d'une structure. à grain extrêmement fia à coeur du produit, étant donné que la résilience à très basses températures doit être
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four judicieusement suivant les règles de l'art de façon à éviter un grossissement du grain sur le demi-produit. D'un autre côté la température de début de laminage sera telle que l'on obtient dès le début de laminage un affinage considérable au grain et qu'on évite une recristallisation trop importante.
Avant les trois dernières passes de laminage l'acier subit un refroidissement rapide dans une rampe de refroidissement jusqu'à une température proche du point de transformation Ar3.
Le traitement de refroidissement à la sortie du laminoir consiste en un autre refroidissement énergique du produit, jusqu'à une température à coeur suffisamment basse, afin d'éviter toute recristallisatiôn.
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combiner les effets bénéfiques réalisables séparément grâce au choix judicieux des éléments chimiques incorporés en des teneurs déterminées à l'acier avec les effets d'une interaction dirigée entre l'évolution de la température du produit en cours de fabrication et les taux de réduction appliqués lors du laminage.
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grain extrêmement fine du produit fini.
Pour réaliser plus aisément des produits présentant des tempéra-
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laminé selon le procédé suivant l'invention, présente une résilience Charpy V-35 J/cm2 à -196[deg.]C.
Les avantages du procédé suivant l'invention ressortent de manière claire des six expériences décrites par la suite:
1. Le laminage d'un acier naturellement dur pour ronds à béton <EMI ID=19.1>
ristiques de traction satisfaisantes, dont notamment une limite d'élasticité dépassant 400 MPa.
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présente donc aucune ténacité à basse température. Sa soudabilité est médiocre.
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traitement suivant l'invention avant, pendant et après le laminage, offre également des caractéristiques de traction satisfaisantes. Une nette amélioration par rapport à l'exemple 1 est constituée du point de vue allongement et notamment de la température de transition, qui descend à -60[deg.]C. L'acier s'avère être soudable.
3. La mise en oeuvre d'un acier présentant la composition chimique définie dans la présente demande, mais ne subissant pas de traitement suivant l'invention, mène à des caractéristiques mécaniques insuffisantes du point de vue limite d'élasticité et résistance. L'allongement est élevé. La température de transition, même sans traitement, se situe cependant déjà à peu-près au même niveau que
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appliqué avant, pendant et après le laminage.
4. La combinaison de la composition chimique et des traitements avant, pendant et après le laminage suivant l'invention permettent
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- les caractéristiques mécaniques satisfaisantes et l'allongement élevé,
- la température de transition descendant à une température très basse d'au moins -140[deg.]C.
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applique le traitement préconisé avant, pendant et après le laminage.
Les 6 exemples sont résumes de manière succincte dans le tableau 1 en annexe.
Pour le procédé suivant l'invention l'importance de la composition chimique de l'acier ainsi que celle du contrôle des températures lors des opérations de fabrication et du refroidissement rapide post-laminoir est mise en évidence par les six expériences suivantes:
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viron) traité suivant le procédé de l'invention est trempe à coeur. Cet acier présente une limite d'élasticité élevée, mais les propriétés de ductilité sont très faibles.
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d'énergie ne dépasse pas 35 J/cm2.
2. La mise en oeuvre d'un acier accusant la compostition chimique
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insuffisantes du point de vue limite d'élasticité et résistance.
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3. La même acier laminé sans traitement thermomécanique, mais avec un refroidissement post-laminoir présente une limite d'élasticité et une résistance nettement plus élevée que pour l'exemple 2. La température de transition (-75[deg.]C) est également améliorée par rapport à l'exemple 2.
4. En introduisant dans le schéma de mise en oeuvre de l'exemple 3 encore un laminage thermomécanique, mais uniquement pour les dernières passes la limite d'élasticité et la résistance sont encore améliorées. Il en est de même pour la température de transition
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5. En effectuant un traitement thermomécanique pour toutes les opérations de laminage, mais sans refroidissement post-laminoir, la limite d'élasticité et la résistance sont abaissées par rapport aux exemples 3 et 4. La température de transition cependant est encore améliorée (-115[deg.]C).
6. Les meilleurs résultats concernant les propriétés mécaniques de l'acier accusant la composition chimique déterminée dans la présente demande sont obtenus par le traitement suivant l'invention, avant, pendant et après le laminage, à savoir :
- des caractéristiques mécaniques satifaisantes et un allongement élevé.
- une température de transition de la résilience Charpy V très basse.
Les résultats précités sont représentés sous une forme succinte dans le tableau 2 annexé.
Bien que la présente description soit axée sur la production de
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être appliqué à d'autres aciers marchands tels que ronds lisses, plats, carrés, cornières, aux profilés et aux tôles, du moment que l'on désire combiner les propriétés de soudabilité, de haute limite d'élasticité et de résilience à température très basses dans un même produit.
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Revendications
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tures, caractérisa en ce que l'on utilise un acier contenant du carbone (C), du manganèse (MN), du silicium (SI), de l'aluminium
(AL) et du niobium (NB), que l'on lamine cet acier en veillant
à ce que le taux de réduction total, réalisé au cours des trois
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températures pour les opérations avant (Tl), pendant (T2) et après (T3) le laminage du produit présentant un diamètre (D), de manière à assurer que la limite d'élasticité (LE) et la résjlience à - 120[deg.]C (KCV), exprimées par
LE - 1035 + 510 C + 192 MN + 2270 NB - 0,21 Tl
- 0,40 T2 - 0,48 T3 - 3,51 D et
KCV - 2202 - 2066 C + 23,20 MN - 2064 NB - 0,77 Tl
- 1,24 T2 - 0,23 T3 - 1,98 D atteignent les valeurs élevées convoitées.