"Procédé de fabrication de tôles d'acier laminées à froid" "Procédé de fabrication de tôles d'acier laminées à froid"
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de tôles d'acier laminées à froid, présentant une excellente capacité de formage, qualité que l'on appellera ci-après formabilité.
La présente invention se rapporte plus particulièrement à un procédé de fabrication de tôles d'acier laminées à froid , présentant une excellente formabilité, et ce en réalisant de façon continue la coulée , un laminage à chaud , un laminage à froid,
et ensuite de façon continue un recuit de l'acier calmé au Al.
Comme il est difficile de réduire la quantité d'atomes dissous durant un recuit en continu, il est nécessaire de réduire la quantité des atomes solubles dans toute la mesure du possible avant de réaliser ce recuit en continu. Par conséquent, un acier en fusion est soumis à un dégazage sous vide afin de diminuer la quantité d'impuretés dans toute la mesure du possible, et de diminuer ainsi la quantité des atomes dissous contenus dans un feuillard d'acier laminé à chaud.
Comme la précipitation de AlN durant un processus de refroidissement au cours d'un recuit en continu n'est normalement pas satisfaisante, on a proposé, suivant le brevet des Etats-Unis d'Amérique
n[deg.] 3.821.031 , d'enrouler un feuillard laminé à chaud
à une température d'enroulement élevée de 630[deg.]C ou
plus, afin d'arriver à une précipitation satisfaisante de AIN au cours de la phase de laminage à chaud. De façon plus particulière, ce brevet des Etats-Unis d'Amérique décrit un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid, comprenant les phases suivantes:
la fusion d'un acier calmé au Al contenant 0,010 %
ou moins de carbone , 0,40 % ou moins de manganèse et 0,020 % d'aluminium soluble (désigné ci-après par Al soluble), la teneur en carbone étant diminuée par un dégazage sous vide ; le formage d'une brame par un procédé de fabrication de lingots ou une coulée continue ; un laminage à chaud, au cours duquel un feuillard laminé à chaud est enroulé à 630[deg.]C ou plus; un laminage à froid ; et un recuit, au cours duquel le feuillard d'acier est rapidement chauffé jusqu'à une température de recuit et maintenue à cette dernière température.
La température maximale d'enroulement qui est citée
de façon spécifique dans ce brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.821.031 est de 710[deg.]C.
Récemment, les procédés traditionnels de fabrication de lingots ont été remplacés dans une grande mesure par une coulée en continu , car une telle coulée en continu présente des avantages qui sont
tout à fait évidents pour les spécialistes en ce domaine.
Du fait de la nécessité d'économiser l'énergie thermique dans la production d'aciers , on a ré-cemment utilisé un procédé (appelé ci-après DR), dans lequel une pièce coulée en continu n'est pas refroidie jusqu'à la température ambiante mais est au contraire directement laminée à une température maintenue à une valeur élevée, ainsi qu'un procédé (désigné ciaprès par HCR), dans lequel une brame coulée en continu est chargée dans un four de chauffage de brames
se trouvant à une température maintenue élevée. La somme d'énergie thermique que l'on peut économiser est d'autant plus élevée que la température entretenue dans la brame coulée en continu. est plus haute. Toutefois, dans les aciers calmés au Al , si la température d'une brame coulée en continu est maintenue au-
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d'enroulement connu , proposé par le brevet des EtatsUnis d'Amérique n[deg.] 3.821.031, est utilisé à une température élevée de 630 à 710[deg.]C pour le laminage à chaud.
Un but de la présente invention est d'obtenir une précipitation satisfaisante de AIN grâce à un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid , procédé dans lequel on réalise un recuit en continu et la température d'une brame coulée en conti-
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c'est-à-dire que la température de l'acier est mainte-
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en continu et la phase de laminage à chaud , en permettant ainsi la production d'une tôle d'acier laminée à froid présentant une excellente formabilité.
La présente invention est caractérisée en ce qu'une température d'enroulement extrêmement élevée d'au moins 780[deg.]C est utilisée au cours de la phase de laminage à chaud , afin d'empêcher essentiellement un
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est caractérisée en outre en ce que la teneur en carbone d'une brame coulée en continu. est prévue très basse , c'est-à-dire de 0,005 % au maximum , afin d'empêcher pratiquement totalement la production d'une écaille orange sur un feuillard d'acier laminé à froid.
Suivant la présente invention, on prévoit donc un procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid , présentant une excellente formabilité, ce procédé comprenant les phases suivantes : la coulée en continu d'un acier contenant 0,005 % de carbone
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les acides , et 0,006 % d'azote au maximum , le restant étant constitué par le fer et les impuretés inévitables; le laminage à chaud d'une brame coulée en continu ;
le maintien de cette brame coulée en continu à une
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laminage à chaud soit réalisé ; l'enroulement du feuillard d'acier laminé à chaud à une température d'au moins 780[deg.]C ; le laminage à froid du feuillard d'acier laminé à chaud ; et le recuit en continu du feuillard d'acier laminé à froid sur une courte période de temps.
La présente invention sera expliquée plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins non limitatifs annexés.
La Figure 1 est un graphique illustrant la relation entre la température d'enroulement et l'allongement à la limite d'élasticité , dû au vieillissement. La Figure 2 est un graphique illustrant la relation entre la teneur en carbone d'une brame coulée en continu et le taux de production d'une écaille orange.
Sur la Figure 1, la courbe en trait plein montre la relation entre l'allongement à la limite élastique et la température d'enroulement pour ce qui concerne des aciers laminés à froid produits successivement par : une coulée en continu d'un acier calmé au Al contenant 0,002 % de carbone, 0,15 % de manganèse, 0,020 % de phosphore , 0,015 % de soufre , 0,040 %
de Al soluble , et 0,0032 % d'azote ; le maintien de la température des brames coulées en continu à au moins 1000[deg.]C ; le laminage à chaud des brames coulées en continu sans les chauffer (procédé DR) , à une température de laminage-finissage de 900[deg.]C ; l'enroulement des feuillards laminés à chaud résultants ;
le laminage à froid des feuillards laminés à chaud ;
le recuit en continu des feuillards laminés à froid
à 800[deg.]C pendant 60 secondes ; et finalement un laminage de dressage ou de finissage des feuillards cuits
en continu dans une mesure de 0,8 %. Une température d'enroulement d'au moins 780[deg.]C est nécessaire, comme cela apparaît de la Figure 1, afin de maintenir très faible l'allongement à la limite élastique, c'est-àdire à 1 % ou moins , et afin d'empêcher ainsi un vieillissement dû à la précipitation de AlN.
La courbe en trait d'axe présentée par la Figure 1 concerne des tôles d'acier laminées à froid, produites par le même procédé que celui utilisé pour produire les tôles laminées à froid décrites ci-dessus, sauf que les brames coulées en continu ont été refroidies jusqu'à la température ambiante et qu'elles ont ensuite été réchauffées jusqu'à une température de laminage (refroidissement jusqu'à température ambiante et réchauffage). Des aciers calmés au Al, contenant jusqu'à 0,02 % de carbone , ont été coulés en continu,
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fin du laminage à chaud , et ensuite laminée à froid, cette dernière opération étant suivie par un enroulement à une température se situant respectivement à
700[deg.]C, 7500C et 800[deg.]C. La relation entre l'apparition d'une écaille orange sur le produit final et la température d'enroulement a été recherchée en rapport avec ces trois températures différentes d'enroulement. Des résultats sont illustrés par la Figure 2.
Comme cela apparaît de cette Figure 2, lorsque la température d'enroulement est de 700[deg.]C, la teneur en carbone n'exerce presque pas d'influence sur la production d'une écaille orange. Par contre, lorsque la température d'enroulement est de 750[deg.]C ou de
800[deg.]C, une augmentation de la teneur en carbone a pour résultat un accroissement brusque du taux d'apparition d'une écaille orange.
Par parenthèse , le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.821.031 revendique une teneur en carbone de 0,010 % ou moins et décrit un acier calmé au Al , comportant une teneur en carbone de 0,004 % au minimum. En outre, ce brevet prévoit une température d'enroulement de 630[deg.]C au minimum et signale une température d'enroulement de 700[deg.]C pour l'acier calmé au Al mentionné ci-dessus. De ce fait, la technique an-térieure, englobant ce brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.821.031 , semble indiquer que l'on peut entretenir de bonnes propriétés superficielles en maintenant la température d'enroulement maximale à environ 700[deg.]C au maximum, ce qui supprime ainsi la croissance de cristaux.
Suivant une découverte faite par les inventeurs de la présente demande de brevet , le nitrure d'aluminium est précipité par une température d'enroulement d'au moins 780[deg.]C, et on peut obtenir de bonnes propriétés superficielles et empêcher ainsi la production d'une écaille orange , en réglant la teneur maximale en carbone , cette teneur maximale étant de 0,005 %, de préférence de 0,003 %.
Le procédé suivant la présente invention sera expliqué plus en détails ci-après.
La matière de départ du procédé suivant la présente invention est produite d'une manière traditionnelle dans un convertisseur et une installation de dégazage sous vide ou toute autre installation connue
de fabrication d'acier. L'acier fondu obtenu est ensuite coulé en continu en utilisant une installation bien connue de coulée en continu afin d'obtenir une brame. La température de cette brame est avantageusement aussi élevée que possible afin de pouvoir réaliser de façon efficace les méthodes DR et HCR. Par conséquent , on doit éviter un refroidissement extrêmement intense durant la coulée en continu.
Il est important , dans le cadre de la présente invention , qu'une brame coulée en continu présente la composition chimique suivante : uns teneur en carbone de 0,005 % ou moins, de préférence de 0,003 % ou moins ; une teneur en aluminium soluble dans les acides de 0,01 à 0,10 % ; et une teneur en azote de 0,006 % au maximum. L'aluminium est un élément désoxydant , il forme un composé avec l'azote et empêche la précipitation de celui-ci.
Une teneur d'aluminium soluble dans les acides de moins de 0,010 % est trop faible pour assurer une désoxydation satisfaisante et pour empêcher un vieillissement lorsque la teneur d'azote d'une pièce est la teneur habituelle , c'est-à-dire une teneur de 0,006% au maximum. En d'autres termes, une brame peut contenir 0,006 % d'azote au maximum puisque la teneur en aluminium soluble dans les acides est telle que spécifiée ci-dessus. Toutefois, afin de supprimer le vieillissement dû à l'azote , la teneur d'azote est avantageusement aussi faible que possible et , par conséquent , on procède à un dégazage sous vide ou à un soufflage combiné pour séparer l'azote de l'acier fondu. Lorsque la teneur d'azote dépasse 0,006 % , la quantité d'aluminium que l'on doit ajouter à l'acier fondu pour empêcher un vieillissement est anormalement élevée , ce qui est désavantageux.
La teneur en silicium , en phosphore , en soufre , etc., n'est pas spécifiée. Toutefois, lorsque la teneur en silicium , en phosphore , en soufre, etc., est faible , les propriétés d'une tôle d'acier laminée à froid sont meilleures , ce qui sera évident pour les spécialistes en ce domaine. De façon avantageuse , la teneur en silicium est de 0,02 % au maximum , la teneur en phosphore est de 0,03 % au maxi-mum et la teneur en soufre est de 0,03 % au maximum.
La teneur en manganèse n'est pas non plus spécifiée. Habituellement, dans une brame coulée en continu , la teneur en manganèse n'est pas suffisamment élevée pour détériorer l'usinabilité à chaud de cette brame ; à titre d'exemple, la teneur en manganèse est d'environ 0,5 % au maximum. Toutefois, une teneur en manganèse de 0,30 % au maximum est avantageuse du point de vue de la formabilité du produit f inal.
Une brame coulée en continu , présentant la composition chimique décrite ci-dessus , est maintenue
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chaud. Cela signifie que la température d'une brame coulée en continu est graduellement abaissée mais pas
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que la température d'une brame coulée en continu est telle que le laminage à chaud est praticable , le procédé DR est le procédé utilisé. Par contre , lorsque cette température est trop basse pour qu'un laminage
à chaud soit praticable , on utilise le procédé HCR
et une brame coulée en continu est chauffée dans un four jusqu'à une température à laquelle un tel laminage à chaud est praticable.
Une brame coulée en continu est laminée à chaud d'une manière traditionnelle , c'est-à-dire qu' elle subit un laminage de dégrossissage et ensuite un laminage de finition. Le feuillard laminé à chaud est enroulé à une température de 780[deg.]C ou plus, suivant une caractéristique de la présente invention , avec pour résultat que les propriétés de la matière , c'està-dire la propriété anti-vieillissement et l'allonge-ment , de la tôle laminée à froid sont améliorés. On peut assurer une température d'enroulement de 7800C
ou plus de diverses manières. Le moyen le plus avantageux consiste à localiser un appareil d'enroulement au voisinage du laminoir à chaud. La distance entre l'appareil d'enroulement et le poste de finition final du laminoir à chaud peut être de 45 mètres ou moins. Du nitrure d'aluminium (AIN) est précipité dans le feuillard d'acier laminé à chaud enroulé , lorsque la température est diminuée lentement depuis la haute température d'enroulement jusqu'à la température ambiante, et la précipitation du nitrure d'aluminium est favorisée lorsque le feuillard d'acier laminé à chaud enroulé est refroidi dans un appareil à isolation thermique.
A titre d'exemple , le feuillard d'acier laminé à chaud enroulé est protégé par un couvercle thermiquement isolant.
Pour améliorer la propriété de décapage d'un feuillard d'acier laminé à chaud , le feuillard d'acier laminé à chaud enroulé peut être immergé dans de l'eau et refroidi rapidement. L'écaillage du feuillard refroidi rapidement peut être facilement enlevé.
Le feuillard d'acier laminé à chaud qui a une épaisseur de 2,0 à 5,0 mm est ensuite successivement soumis à un décapage , un laminage à froid , un recuit en continu et un laminage de dressage ou finissage. Dans le recuit en continu , le cycle de chauffage est tel que l'on a successivement un chauffage rapide , un maintien à 680-900[deg.]C, et ensuite un refroidissement .
La présente invention est encore illustrée ci-après par un exemple.
Suivant cet exemple , des brames coulées en continu ont été successivement soumises aux phases opératoires suivantes : formation de feuillards d'acier laminés à chaud,d'une épaisseur de 3,5 mm ; décapage ; formation de feuillards d'acier laminés à froid, d'une épaisseur de 0,8 mm ; recuit en continu , y compris
un maintien à 800[deg.]C pendant 60 secondes ; et un laminage de dressage ou finissage à raison de 0,8 %.
Dans le Tableau suivant , les aciers n[deg.] 1,
2 et 5 ont été soumis au procédé DR , tandis que
les aciers 3, 4 et 6 ont été soumis au procédé HCR. Dans le cas des aciers 1 et 3, les feuillards laminés
à froid n'ont pas montré d'écaille orange , bien que les feuillards d'acier laminés à chaud aient été enroulés à une température très élevée. Lorsque la teneur en carbone était élevée et que la température d'enroulement était très haute , comme dans le cas de l'acier n[deg.] 2 , une écaille orange se formait sur les feuillards d'acier laminés à froid. L'allongement à la limite élastique (Al-L.E.) des aciers 1 et 3 était inférieur à 1 % , ce qui indique que l'on a atteint une propriété anti-vieillissement du fait d'une température élevée d'enroulement et d'une faible teneur en carbone. Par contre ,lorsque la température d'enroulement était basse , comme dans le cas des aciers
5 et 6 , un vieillissement appréciable se produisait.
L'acier n[deg.] 7 a été soumis à un refroidissement jusqu'à la température ambiante après coulée en continu et réchauffage et il montrait une propriété anti-vieillissement et une bonne surface. Toutefois, comme la méthode utilisée impliquait un refroidissement de la brame coulée en continu jusqu'à la température ambiante , cet acier était très désavantageux du point de vue de l'économie d'énergie.
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REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une tôle d'acier laminée à froid , présentant une excellente formabilité , par coulée en continu , laminage à chaud , laminage à froid et recuit en continu de l'acier calmé au Al , dans lequel la température d'une brame coulée en continu n'est pas abaissée jusqu'en dessous du point
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d'enroulement élevée d'au moins 780[deg.]C dans la phase de laminage à chaud , et en ce qu'en outre la teneur en carbone de la brame coulée en continu est de 0,005 % au maximum.