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CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUESCENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, Association sans but lucratifVereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).
Procédé de fabrication d'une tôle d'acier de dureté élevée.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une tôle d'acier de dureté élevée. Elle vise en particulier la fabrication d'une tôle noire destinée à la production de fer blanc.
On sait que les tôles noires servant à fabriquer le fer blanc sont généralement classées en plusieurs catégories, en fonction de leur dureté Rockwell superficielle HR 30 T. La classification la plus usitée est celle des"Tempers"A S T M, dont l'indice augmente avec la dureté de la tôle. Partant d'un temper faible Tl, qui correspond à une dureté comprise entre 46 et 52, et passant par un temper universel T U ou T5, de dureté 62 à
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68, la classification englobe les tempers élevés T6 et au-delà, auxquels correspondent des duretés supérieures à 68. I \.)'
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La présente invention porte sur un procédé permettant de produire une tôle dont la classe de dureté est au moins égale à T6 dans la classification A S T M rappelée ci-dessus.
On connaît différentes tentatives d'accroître la dureté de ce type de tôle, mais aucune d'elles n'a, à la connaissance du demandeur, permis d'atteindre de façon satisfaisante le résultat recherché.
En premier lieu, on a imaginé d'augmenter la teneur de l'acier en certains éléments, en particulier le carbone, le manganèse et l'azote, afin de relever la dureté par précipitation de composés dans la matrice ferritique au cours du refroidissement après étamage.
Il est cependant apparu que ces aciers donnaient lieu à de sérieux problèmes'au laminage à froid et qu'ils conduisaient en outre à diverses difficultés de reclassement.
On a également proposé de soumettre les tôles à une opération d'écrouissage à froid, afin d'améliorer leur dureté superficielle. Le but visé est généralement atteint, mais cette méthode dégrade la planéité de la tôle et donne naissance à de sensibles variations d'épaisseur de celle-ci. En outre, les tôles écrouies présentent une ductilité insuffisante.
Il a encore été proposé de soumettre la tôle à une trempe martensitique partielle, lors du recuit effectué après le laminage à froid. Ici encore, la planéité de la tôle est insuffisante ; en outre, cette opération exige que la tôle soit portée, au cours du recuit, à des températures exagérément élevées.
La présente invention est basée sur la constatation inattendue
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selon laquelle il est possible, par un traitement approprié dès
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la sortie du laminoir à chaud, de conférer à la tôle une structure conduisant à la dureté désirée, tout en évitant les inconvénients des méthodes connues rappelées ci-dessus.
En particulier, il convient de souligner que le procédé de l'invention ne requiert pas d'augmentation des teneurs en carbone, manganèse ou azote de l'acier ; il s'applique donc aux tôles usuelles pour fer blanc, c'est-à-dire contenant de 0,05 à 0,1 % de carbone et de 0,3 à 0,6 % de manganèse.
Le procédé qui fait l'objet de la présente invention, comportant une opération de laminage à chaud et une opération de laminage à froid, est essentiellement caractérisé en ce qu'à la sortie du laminoir à chaud, on soumet la tôle à un premier refroidissement rapide jusqu'à une température comprise entre
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500 C et 600 C, de façon à former une structure au moins partiellement bainitique et en ce qu''après le laminage à froid, on soumet la tôle à un cycle de recuit comprenant un chauffage rapide à une température comprise entre 7000C et 730 C, un maintien à cette température et un second refroidissement rapide au moyen d'un agent de refroidissement aqueux maintenu sensiblement à sa température d'ébullition.
Selon l'invention, on effectue le premier refroidissement rapide à partir de la température de fin de laminage, qui est de préférence comprise entre 8500C et 900 C.
Egalement selon l'invention, la durée du premier refroidissement rapide est inférieure à 1 seconde, et de préférence comprise entre 0, 1 s et 0,5 s. Cette durée est ajustée de façon à assurer l'apparition d'une structure contenant au moins 30 % de bainite./T
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La fin de ce premier refroidissement et le laminage à froid sont exécutés de façon conventionnelle ; ce laminage à froid ramène l'épaisseur de la tôle de plus de 2,5 mm à moins de 0, 5 mm.
La tôle est ensuite chauffée rapidement, jusqu'à une température comprise entre 7000C et 730 C, à laquelle elle est maintenue pendant une durée suffisante pour permettre la recristallisation de l'acier.
A cet effet, il s'est avéré intéressant d'utiliser un four à flammes nues, dans lequel règne de préférence une atmosphère non oxydante.
Selon l'invention, il est particulièrement avantageux de réaliser le second refroidissement rapide en immergeant la tôle dans un bain aqueux maintenu sensiblement à sa température d'ébullition.
Egalement selon l'invention, le second refroidissement rapide peut comporter une phase d'immersion de la tôle dans un bain aqueux maintenu sensiblement à l'ébullition, jusqu'à ce que la tôle atteigne une température comprise entre 4500C et 550 C, suivie d'une phase de projection sur la tôle d'un brouillard d'air et d'agent de refroidissement aqueux maintenu sensiblement à l'ébullition.
Selon une mise en oeuvre particulièrement intéressante, le recuit de l'invention est un recuit continu.
Le procédé de l'invention permet de produire des tôles laminées à froid, notamment des tôles noires destinées à la fabrication de fer blanc, qui ne posent aucun problème de laminage, qui présentent une excellente planéité et qui appartiennent aux clas-
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ses de dureté supérieures à T6.
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CENTRUM FOR METALLURGICAL RESEARCHCENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE, non-profit associationVereniging zonder winstoogmerk in BRUXELLES, (Belgium).
Method of manufacturing a sheet of high hardness steel.
The present invention relates to a method for manufacturing a steel sheet of high hardness. It aims in particular to manufacture a black sheet intended for the production of tinplate.
We know that the black sheets used to make tinplate are generally classified in several categories, according to their hardness Rockwell surface HR 30 T. The most commonly used classification is that of "Tempers" ASTM, whose index increases with the hardness of the sheet. Starting from a low temper Tl, which corresponds to a hardness between 46 and 52, and passing through a universal temper T U or T5, from hardness 62 to
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68, the classification includes high tempers T6 and above, to which hardnesses greater than 68 correspond. I \.) '
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The present invention relates to a method for producing a sheet whose hardness class is at least equal to T6 in the classification A S T M mentioned above.
Various attempts are known to increase the hardness of this type of sheet, but none of them, to the knowledge of the applicant, has made it possible to satisfactorily achieve the desired result.
Firstly, it was imagined to increase the content of steel in certain elements, in particular carbon, manganese and nitrogen, in order to raise the hardness by precipitation of compounds in the ferritic matrix during cooling after tinning.
However, it appeared that these steels gave rise to serious problems in cold rolling and that they also led to various difficulties in reclassification.
It has also been proposed to subject the sheets to a cold work hardening operation, in order to improve their surface hardness. The aim is generally achieved, but this method degrades the flatness of the sheet and gives rise to significant variations in its thickness. In addition, the hardened sheets have insufficient ductility.
It has also been proposed to subject the sheet to a partial martensitic quenching, during the annealing carried out after cold rolling. Here again, the flatness of the sheet is insufficient; in addition, this operation requires that the sheet is brought, during annealing, to excessively high temperatures.
The present invention is based on the unexpected finding
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that it is possible, by appropriate treatment as soon as
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the exit of the hot rolling mill, to give the sheet a structure leading to the desired hardness, while avoiding the disadvantages of the known methods mentioned above.
In particular, it should be emphasized that the process of the invention does not require an increase in the carbon, manganese or nitrogen contents of the steel; it therefore applies to the usual sheets for tinplate, that is to say containing from 0.05 to 0.1% of carbon and from 0.3 to 0.6% of manganese.
The process which is the subject of the present invention, comprising a hot rolling operation and a cold rolling operation, is essentially characterized in that at the outlet of the hot rolling mill, the sheet is subjected to a first cooling fast up to a temperature between
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500 C and 600 C, so as to form an at least partially bainitic structure and in that, after cold rolling, the sheet is subjected to an annealing cycle comprising rapid heating to a temperature of between 7000 C and 730 C , a maintenance at this temperature and a second rapid cooling by means of an aqueous cooling agent maintained substantially at its boiling temperature.
According to the invention, the first rapid cooling is carried out from the end of rolling temperature, which is preferably between 8500C and 900 C.
Also according to the invention, the duration of the first rapid cooling is less than 1 second, and preferably between 0.1 s and 0.5 s. This duration is adjusted so as to ensure the appearance of a structure containing at least 30% bainite./T
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The end of this first cooling and the cold rolling are carried out in a conventional manner; this cold rolling reduces the sheet thickness from more than 2.5 mm to less than 0.5 mm.
The sheet is then heated rapidly, to a temperature between 7000C and 730 C, at which it is maintained for a sufficient time to allow the recrystallization of the steel.
For this purpose, it has been found to be advantageous to use an open flame oven, in which preferably a non-oxidizing atmosphere prevails.
According to the invention, it is particularly advantageous to carry out the second rapid cooling by immersing the sheet in an aqueous bath maintained substantially at its boiling temperature.
Also according to the invention, the second rapid cooling may include a phase of immersion of the sheet in an aqueous bath maintained substantially at boiling point, until the sheet reaches a temperature between 4500C and 550 C, followed by 'A spraying phase on the sheet of air mist and aqueous coolant maintained substantially at the boil.
According to a particularly advantageous implementation, the annealing of the invention is a continuous annealing.
The process of the invention makes it possible to produce cold-rolled sheets, in particular black sheets intended for the manufacture of tinplate, which do not pose any rolling problem, which have excellent flatness and which belong to the classes.
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its hardness greater than T6.
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