CA1177370A - Procede de fabrication de lamines en acier presentant une bonne soudabilite, une haute limite d'elasticite et une resilience a tres basses temperatures - Google Patents

Procede de fabrication de lamines en acier presentant une bonne soudabilite, une haute limite d'elasticite et une resilience a tres basses temperatures

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CA1177370A
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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de laminés en acier présentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasticité, ainsi qu'une résilience à très basses températures. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on soumet un acier titrant au maximum 0,16% C, 2,0% Mn et 0,03% Al au minimum à un laminage, puis soumet les laminés obtenus à un traitement thermique pour obtenir un grain très fin; ce traitement thermique consiste à réchauffer les laminés en 2ème chaude jusqu'à température d'austénitisation, à les maintenir à cette température pendant un temps suffisamment court pour empêcher le grossissement du grain et à procéder à un refroidissement énergique en surface. L'invention s'applique notamment à la fabrication de ronds à béton.

Description

~ 1 ~ 7 ;~ f (~

La présente invention concerne un procédé de fabrication de laminés en acier, nota~ment de ronds à
béton, présentant une bonne soudabilité, une haute li-mite d'élasticité, ainsi qu'une résilience à très basses températures.
Les ronds à béton de fabrication courante avec une limite d'élasticité supérieure de 400 N/mm2 présentent une très faible ténacité. Ainsi leur température de tran~
sition pour l'essai de résilience Charpy V à 35 J~cm2 est de l'ordre de +20C. Ces produits n'offrent donc qu'une faible résistance à la rupture fragile à basses tempé-ratures.
La spécification consistant en une résilience Charpy V à 35 J/cm2 et à des températures de l'ordre de -196C n'était pas requise dans le passé, en rapport avec des laminés en acier comme les ronds à béton. Or, l'évo-lution récente de la technologie de fabrication et surtout du stockage de gaz liquéfiés a conduit à la nécessité de disposer de laminés en acier résistant au froid intense.
Ainsi 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 aux mesures de sécurité appli-quées dans le domaine des réacteurs nucléaires.
Les ronds à béton prévus pour constituer l'arma-ture d'enveloppes de réservoirs à gaz liquéfiés qui se trouvent à des températures de -50C à -196C doivent présenter en plus d'une résilience adéquate à coeur une soudabilité satisfaisante, ce qui implique des teneurs en carbone inférieures à 0, 2%, Or, les ronds crénelés connus qui présentent 0,16 - 0, 2% C, sont fabriqués par torsadage -1- 'Y~

"7~'~0 à froid, ce qui leur confère une limite d'élasticité
satisfaisante mais ce qui entraîne d'autre part une ténacité faible, surtout à basses températures.
On a donc essayé par exemple de combiner, lors de la fabrication de ronds à béton, une limitation de la teneur en carbone à 0,20% avec un traitement comprenant un refroidissement intense de surface à la sortie du laminoir, ainsi qu'un autorevenu, ce qui a permis d'obtenir des ronds à béton soudables et tenaces. De tels crénelés peuvent arrier à des températures de transition Charpy V -35 J/cm2 de l'ordre de -50C.
Par ailleurs on a constaté qu'un rond à béton fabriqué à partir d'un acier à 9% Ni, ayant subi une double normalisation suivie d'un revenu, ou bien une trempe sui-vie d'un revenu, présente une résilience Charpy V - 35 J/cm2 minimum à -196C.
Le but de l'invention consiste donc à proposer un procédé de fabrication de laminés répondant aux critères prémentionnés, 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 suivant l'invention par un procédé caractérisé en ce que l'on soumet un acier titrant au maximun 0,16% C, 2,0% Mn et 0~03/O Al au minimum, ainsi qu'éventuellement jusqu'à 0,55% Si, 0,05% Nb, 0,1C/oV et 10% Ni, à un laminage puis on soumet les laminés obtenus à un traitement thermique pour obtenir un grain très fin, lequel traitement thermique consiste à réchauffer les - laminés en 2ième chaude jusqu'à température d'austénitisa-tion, à les maintenir à cette température pendant un temps 11'7'î';~7V

suffisamment court pour empêcher le grossissement du grain et à procéder à un refroidissement énergique en surface.
L'acier de départ est laminé dans des conditions normales ou de préférence subit un laminage thermoméca-nique. Les laminés ainsi obtenues sont réchauffées en 2e chaude jusqu'à la température d'austénitisation de façon à garantir une vitesse de réchauffage suffisante pour obtenir un nombre élevé de germes, en vue d'un affi-nage du grain. Le temps de maintien à la températured'austénitisation doit être très court pour éviter une réduction du nombre des germes et un grossissement du grain. L'acier subit ensuite un refroidissemment énergi-que en surface de sorte à obtenir à coeur du produit une structure en ferrite et perlite à grain très fin.
La chaleur conservée à coeur du produit est suffisante pour réchauffer après le refroidissement pré-cité, la zone superficielle trempée par suite du refroi-dissement énergique de sorte à lui conférer un revenu et former de la martensite revenue.
Le refroidissement rapide des laminés après le traitement précité permet d'autre part d'éviter à coeur une recristallisation des grains.
Le but du traitement thermique faisant l'objet de cette invention est l'obtention d'un grain extrêmemènt fin pour garantir une haute limite d'élasticité et une bonne résilience à très basses températures.
Vu qu'un grain très fin est recherché il est préférable d'utiliser un acier qui à l'état brut de lami-nage présente déjà une structure à grain fin.

1~'7'~370 L'idée qui est à la base de la présente inventionconsiste donc à combiner les effets bénéfiques réalisables séparément grâce au choix judicieux des eléments chimiques incorporés en des teneurs déterminées à l'acier avec les effets d'un traitement thermique particulier.
Il importe de souligner que le traitement ther-mique particulier qui fait partie de l'invention vise l'obtention d'une structure à grain extrêmement fin à
coeur du produit, étant donné que la résilience à très basses températures doit être garantie à coeur du produit.
La composition chimique de l'acier utilisé est choisie suivant les expériences recueillies au cours de nombreux essais qui ont révélé que la teneur en carbone sera d'autant plus basse que l'on vise une température de transition plus basse. On limite par exemple le carbone préférentiellement a 0,08% max. pour une température de transition Charpy ~ - 35 J/cm2 à -140C.
Une teneur en manganèse de l'ordre de 1,7% con-fère la résistance voulue à l'acier tout en améliorant sa ténacité, tandis que 0~3/O de silicium sont ajoutés pour renforcer la résistance.
On calme l'acier à grain fin à l'aluminium pour améliorer la soudabilité et diminuer considérablement la tendance au vieillissement. L'affinage du grain relève par ailleurs la iimite d'élasticité, ainsi que la ténacité.
Le niobium et/ou le vanadium peuvent éventuelle-ment être ajoutés pour garantir une limite d'élasticité
élevée, surtout en cas de gros diamètres.
Le nickel est ajouté pour garantir des tempé-ratures de transition inférieures à -140C. Pour une ii'7'~;~'70 résilience Charpy V - 35 J/cm2 à -196C, la teneur en Ni est comprise entre 5 et 10%.
L'invention sera mieux comprise en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels l'unique Figure repré-sente de façon schématique une installation permettant de réaliser en continu un traitement thermique suivant l'invention.
Tel que précité, l'acier est soumis après lami-nage à un traitement thermique particulier ayant pour but l'affinage du grain. Ce traitement thermique peut être ainsi réalisé en faisant passer le laminé 10 supporté
par un convoyeur à rouleaux 12 au travers d'un four de réchauffage rapide par induction 14 suivi d'une ramp~ de refroidissement rapide 16. Il est également possible de faire consécutivement plusieurs cycles thermiques de ce genre.
Le traitement de refroidissement réalisé au moyen de la rampe de refroidissement 16 consiste essentiellement en un refroidissement énergique de la surface du produit.
Les avantages du procédé suivant l'invention résultent de manière claire des six expériences décrites par la suite:
1. Un acier naturellement dur pour ronds à béton (C = 0,35%
environ) mena à des caractéristiques de traction satis--~ faisantes, dont notamment une limite d'élasticité dé-passant 400 MPa.
Cependant la température de transition pour l'essai Charpy V à un niveau d'énergie de 35 J/cm était de ~20C. Cet acier ne présenta aucune ténacité à basse température. Sa soudabilité fut médiocre.

'7(~
2. Un acier à teneur en carbone limitée à 0 18% qui subit le traitement suivant l'invention, offrit éga-lement des caractéristiques de traction satisfaisantes.
Une nette amélioration par rapport à l'exemple 1 fut constatée du point de vue allongement et notamment de la température de transition qui descendit à -65C.
L'acier s'avéra être soudable.
3. La mise en oeuvre d'un acier accusant la composition chimique déterminée dans la présente demande, mais sans application du traitement suivant llinvention, mena à des caractéristiques mécaniques insuffisantes du point de vue limite d'élasticité et résistance.
L'allongement fut élevé. La température de transition, même sans traitement se situe cependant déjà au même niveau que celle de l'exemple 2, où le traitement suivant l'invention a été appliqué.
4. La combinaison de la composition chimique et du trai-tement thermique suivant l'invention permirent d'arriver à une double amélioration, à savoir - des caractéristiques mécaniques satisfaisantes et un allongement élevé, - une température de transition descendant à une tem-pérature très basse (-140C).
5. Un acier à 9% Ni, à l'étant de laminage à chaud réalise une température de transition Charpy V - 35 J/cm2 à -50C.
6. Le même acier à 9% Ni, dont la résilience à -196C
n'est normalement réalisable qu'à l'aide d'un trai-tement thermique onéreux (double normalisation + revenu 11'7'~î'0 ou trernpe + revenu), perrn.it d'arriver à une température de transition de -196C lorsqu'on appliqua le traitement thermique préconisé.
Les six exemples sont repris dans le tableau ci-après de manière succinte:

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~1'i"7~'~'0 Bien que la présente description soit axée sur la production de ronds à béton, le procédé suivant l'in-ven1ion peut tout aussi bien 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 com-biner les propriétés de soudabilité, de haute limite élastique et de résilience à températures très basses dans un même produit.

Claims (10)

Les revendications de l'invention dans lesquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est reven-diqué, sont définies comme il suit:
1. Procédé de fabrication de laminés en acier pré-sentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasti-cité, ainsi qu'une résilience à très basses températures, caractérisé en ce que l'on soumet un acier titrant au ma-ximum 0,16% C, 2,0% Mn et 0,03% Al au minimum à un laminage, puis soumet les laminés obtenus à un traitement thermique pour obtenir un grain très fin, ledit traitement thermique consistant à réchauffer les laminés en 2ème chaude jusqu'à
température d'austénitisation, à les maintenir à ladite température pendant un temps suffisamment court pour empêcher le grossissement du grain et à procéder à un refroidissement énergique en surface.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que l'acier de départ utilisé titre jusqu'à 0,55% Si, 0,05 Nb , 0,1%V et 10% Ni.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que l'acier est soumis à un laminage thermomécanique.
4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on effectue le traitement thermique au moins deux fois de suite.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit une teneur en carbone d'autant plus basse que l'on vise une température de transition plus basse.
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé
en ce que la teneur en carbone est limitée à 0,08% maximum pour une température de transition Charpy V - 35 J/cm2 à
-140°C.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé
en ce que la teneur en manganèse est de l'ordre de 1,7%.
8. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que la teneur en silicium est de l'ordre de 0,3%.
9. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé
en ce que l'on choisit une teneur en nickel d'autant plus élevée que l'on vise une température de transition plus basse.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé
en ce que la teneur en nickel est comprise entre 5 et 10%
pour une température de transition Charpy V - 35 J/cm2 à
- 196 °C.
CA000385640A 1980-10-16 1981-09-10 Procede de fabrication de lamines en acier presentant une bonne soudabilite, une haute limite d'elasticite et une resilience a tres basses temperatures Expired CA1177370A (fr)

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