EP0653494B1 - Bandes étroites en acier à haute teneur en carbone et procédé de fabrication de ce type de bandes - Google Patents

Bandes étroites en acier à haute teneur en carbone et procédé de fabrication de ce type de bandes Download PDF

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Sollac SA
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Definitions

  • the present invention relates to a method manufacturing narrow strips of high carbon steel, between 0.30 and 1%, in particular between 0.35 and 0.70% and having a good rolling ability to cold.
  • strip This type of strip, called strip, are bought from steelmakers by processors narrow bands called foil strips, which transform them in particular by re-rolling to cold to reduce the thickness and make them usable for example by equipment manufacturers automobiles.
  • strip train consisting of a succession of narrow rolling mills.
  • the hot rolled strip thus obtained is then pickled, then cold rolled on a train cold rolling of strips made up of rolling mills narrow cold.
  • This strip manufacturing sector thin allows to obtain strips having good aptitude for cold rolling, good regularity thick over their entire length and a large homogeneity of the profile.
  • hot rolling mill trains or cold intended for rolling narrow strips that is to say with a width of between 150 and 600 mm, are not very productive, which leads to a cost price high straps.
  • the main drawback of this sector lies in the fact that at the time of the engagement of the split band in the cold rolling mill, breakage occurs tape, which requires stopping production and scrapping of this tape.
  • This rupture phenomenon is due, on the one hand, to the metallurgical structure of the split strip which is a lamellar ferrito-pearlitic structure and, on the other hand, to the heterogeneity of this band split.
  • the wide band from the train continuous hot has a ferrito-pearlitic structure coarse lamellar in the center and a finer lamellar ferritic-pearlitic structure level of the banks. It also has a difference thick between the center and the banks, which are thinner than the center.
  • the second narrow strip having a coarse lamellar structure can be difficult cold rolled, especially in the case of a high grade carbon.
  • the first and third narrow bands have an asymmetrical profile which is penalizing for the transformer because it is difficult to keep these strips in the cold rolling mill stand, thus forcing the transformer to slow down sharply rolling speed to avoid breakage of these bands.
  • processors systematically carry out a globulation annealing of the split strips and hot rolled before cold rolling of these bands.
  • This globulation annealing does not allow so far as to overcome the problems thickness heterogeneity which is difficult to catch up during cold rolling so that tight thickness tolerances cannot be guarantees.
  • the narrow strip manufactured according to the invention is a high carbon steel strip between 0.30 and 1%, in particular between 0.35 and 0.70% and especially between 0.65 and 0.70%, and having a good rolling ability to cold.
  • This narrow strip or strip is obtained by slitting a wide strip hot rolled, pickled, then cold rolled and annealed.
  • the narrow band according to the invention is obtained by hot rolling a slab of steel or a steel ingot on a continuous train at hot.
  • a hot rolled strip is obtained, of which the metallurgical structure is ferrito-pearlitic lamellar, coarse in the center of the band, and thinner at the edges of this strip.
  • the temperature at the end of hot rolling is higher than the austenite-ferrite AC 3 transformation temperature in order to avoid hot rolling. in the intercritical field, which would generate problems for the continuation of the strip treatments, in particular its aptitude for subsequent cold rolling.
  • the temperature at the end of hot rolling is higher than the austenite-cementite transformation temperature AC m .
  • the wide strip is pickled with hydrochloric acid or sulfuric acid by passing through pickling tanks and rinsing.
  • the purpose of the stripping operation is to remove calamines and oxides from the operation of hot rolling.
  • the broadband is then directly cold rolled without prior annealing operation.
  • the banks of the wide strip have a ferrito-pearlitic structure thin lamellar less fragile than a structure coarse lamellar ferrito-pearlitic and thereby that this strip, although being of non constant thickness between the center and the banks, presents a heterogeneity symmetrical in thickness.
  • the wide strip When the wide strip has been cold rolled on a cold train to reduce its thickness, it undergoes a heat treatment called annealing of globulization which allows a transformation of the metallurgical structure lamellar in globular structure.
  • the globalization annealing is a basic annealing which consists in subjecting the broadband to a temperature between 650 and 720 ° C for 2 to 30 hours and from preferably at a temperature between 680 and 700 ° C for 5 to 15 hours, the annealing time being inversely proportional to the annealing temperature.
  • the annealing of globulization consists of placing the wide strip in the form of coils in an annealing oven which allows to raise its temperature from 60 ° C per hour up to 690 ° C and to maintain the temperature for 10 hours.
  • the wide cold rolled strip and annealed can be split into narrow strips intended to be sold to processors, thus allowing to them to work directly the narrow bands.
  • these narrow bands have a very good attitude to cold rolling, the structure metallurgical of these bands being globular.
  • these narrow bands have a good regularity of thickness over the entire length and a negligible asymmetry on the profile.
  • Another advantage of the invention lies in the possibility of applying a maximum reduction rate thickness, of the order of 60 to 75%, during the operation cold rolling before annealing globulization.
  • the thickness of the wide strip after rolling cold remains too high in relation to demand, it is possible, after the annealing of globulization, perform at least a second rolling operation cold on a wide continuous train.
  • a simple recrystallization annealing is carried out at a temperature between 650 and 720 ° C before splitting the wide strip into narrow strips.

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Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication de bandes étroites en acier à haute teneur en carbone, comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,35 et 0,70 % et possédant une bonne aptitude au laminage à froid.
Ce type de bandes, appelées feuillards, sont achetées aux sidérurgistes par des transformateurs de bandes étroites appelées feuillardiers, qui les transforment en particulier par relaminage à froid pour en diminuer l'épaisseur et les rendre utilisables par exemple par des équipementiers automobiles.
Pour réaliser ce genre de feuillards, il est connu de laminer à chaud un lingot d'acier sur un train de laminage à chaud, dit train à feuillards, constitué d'une succession de laminoirs étroits.
Le feuillard laminé à chaud ainsi obtenu est ensuite décapé, puis laminé à froid sur un train de laminage à froid de feuillards constitué de laminoirs à froid étroits.
Cette filière de fabrication des feuillards minces permet d'obtenir des feuillards ayant une bonne aptitude au laminage à froid, une bonne régularité d'épaisseur sur toute leur longueur et une grande homogénéité du profil.
Mais, les inconvénients de cette filière sont la productivité et le coût.
En effet, les trains de laminoirs à chaud ou à froid destinés à laminer des bandes étroites, c'est-à-dire de largeur comprise entre 150 et 600 mm, sont peu productifs, ce qui entraíne un prix de revient élevé des feuillards.
Pour diminuer le prix de revient des feuillards, il est connu de laminer à chaud une large bande sur un train continu à chaud performant et de refendre la bande large obtenue pour réaliser des bandes étroites.
Ces bandes étroites sont alors vendues aux transformateurs, qui les laminent à froid.
Le principal inconvénient de cette filière, en particulier pour des aciers à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, réside dans le fait qu'au moment de l'engagement de la bande refendue dans le laminoir à froid, il se produit des casses de la bande, ce qui nécessite l'arrêt de la production et la mise au rebut de cette bande.
Ce phénomène de rupture est dû, d'une part, à la structure métallurgique de la bande refendue qui est une structure ferrito-perlitique lamellaire et, d'autre part, à l'hétérogénéité de cette bande refendue.
En effet, la bande large issue du train continu à chaud présente une structure ferrito-perlitique lamellaire grossière au centre et une structure ferrito-perlitique lamellaire plus fine au niveau des rives. Elle présente également une différence d'épaisseur entre le centre et les rives, qui sont plus fines que le centre.
Ainsi, lors du refendage d'une bande large, par exemple en trois bandes étroites, on obtient une première bande étroite présentant une rive à structure lamellaire et une épaisseur fine et une rive à structure lamellaire grossière et possédant une épaisseur plus importante, une seconde bande étroite dont les deux rives ont une structure lamellaire grossière et une troisième bande étroite identique à la première.
La seconde bande étroite ayant une structure lamellaire grossière peut être difficilement laminée à froid, surtout dans le cas d'une haute teneur en carbone. Les première et troisième bandes étroites présentent un profil dissymétrique qui est pénalisant pour le transformateur, car il est difficile de maintenir ces bandes dans la cage du laminoir à froid, obligeant ainsi le transformateur à ralentir fortement la vitesse de laminage pour éviter la rupture de ces bandes.
Pour tenter de minimiser ces inconvénients, les transformateurs réalisent systématiquement un recuit de globulisation des bandes refendues et laminées à chaud avant de réaliser le laminage à froid de ces bandes.
Ce recuit de globulisation ne permet pas pour autant de s'affranchir des problèmes d'hétérogénéité de l'épaisseur qui est difficile à rattraper au cours du laminage à froid, si bien que des tolérances serrées d'épaisseurs ne peuvent être garanties.
On connaít également dans le document DD-A-275073 un procédé de fabrication de feuillards en acier à teneur élevée en carbone, dans lequel on effectue un laminage à chaud de la bande, on lamine à froid la bande avec un taux de réduction compris entre 30 et 50%, on effectue un recuit compris entre 650 et 740°C pendant plus de deux heures de manière à globuliser la structure et on effectue un laminage à froid avec un taux de réduction compris entre 60 et 85% avec des recuits intermédiaires.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de bandes étroites en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,35 et 0,70 %, et possédant une bonne aptitude au laminage à froid, procédé dans lequel :
  • on lamine à chaud une brame ou un lingot pour obtenir une bande large laminée à chaud,
  • on décape la bande large laminée à chaud,
  • on lamine à froid la bande large laminée à chaud et décapée pour en réduire l'épaisseur,
  • on effectue un recuit de globulisation de la bande large,
  • et on refend ladite bande large pour obtenir lesdites bandes étroites.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
  • entre le recuit de globulisation et le refendage de la bande large, on effectue au moins un relaminage à froid de ladite bande large pour obtenir l'épaisseur désirée et un recuit de recristallisation après chaque relaminage à froid,
  • la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC3 pour une teneur en carbone comprise entre 0,30 et 0,80 %,
  • la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite ACm pour des teneurs en carbone comprises entre 0,80 et 1 %,
  • le décapage est un décapage à l'acide chlorhydrique ou à l'acide sulfurique,
  • on effectue le recuit de globulisation en maintenant la bande large à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures, et de préférence à une température comprise entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures,
  • la montée en température de la bande large pour l'amener à sa température de recuit de globulisation est de 60°C par heure,
  • on effectue le recuit de recristallisation à une température comprise entre 650 et 720°C.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple.
La bande étroite fabriquée selon l'invention est une bande en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier comprise entre 0,35 et 0,70 % et notamment entre 0,65 et 0,70 %, et possédant une bonne aptitude au laminage à froid.
Cette bande étroite ou feuillard est obtenue par refendage d'une bande large laminée à chaud, décapée, puis laminée à froid et recuite.
Plus précisément, la bande étroite selon l'invention est obtenue par laminage à chaud d'une brame d'acier ou d'un lingot en acier sur un train continu à chaud. Ainsi, on obtient une bande laminée à chaud dont la structure métallurgique est ferrito-perlitique lamellaire, grossière au centre de la bande, et plus fine au niveau des rives de cette bande.
Dans le cas des aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,30 et 0,80 %, la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC3 afin d'éviter de laminer à chaud dans le domaine intercritique, qui générerait des problèmes pour la suite des traitements de la bande, en particulier son aptitude au laminage à froid ultérieur.
Dans le cas des aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,80 et 1 %, la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite ACm.
Après ce laminage à chaud, la bande large est décapée à l'acide chlorhydrique ou à l'acide sulfurique par passage dans des bacs de décapage et des bacs de rinçage.
L'opération de décapage a pour but d'enlever les calamines et les oxydes issus de l'opération de laminage à chaud.
La bande large est ensuite directement laminée à froid sans opération de recuit préalable.
Ceci est rendu possible par le fait que les rives de la bande large ont une structure ferrito-perlitique lamellaire fine moins fragile qu'une structure ferrito-perlitique lamellaire grossière et par le fait que cette bande, bien qu'étant d'épaisseur non constante entre le centre et les rives, présente une hétérogénéité symétrique d'épaisseur.
Lorsque la bande large a été laminée à froid sur un train à froid pour en diminuer l'épaisseur, elle subit un traitement thermique dit recuit de globulisation qui permet une transformation de la structure métallurgique lamellaire en structure globulaire.
Le recuit de globulisation est un recuit base qui consiste à soumettre la bande large à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures et de préférence à une température comprise entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures, le temps de recuit étant inversement proportionnel à la température de recuit.
A titre d'exemple, le recuit de globulisation consiste à placer la bande large sous forme de bobines dans un four de recuit qui permet d'élever sa température de 60°C par heure jusqu'à 690°C et à maintenir la température pendant 10 heures.
A ce stade, la bande large laminée à froid et recuite peut être refendue en bandes étroites destinées à être vendues à des transformateurs, permettant ainsi à ceux-ci de travailler directement les bandes étroites.
En effet, ces bandes étroites présentent une très bonne attitude au laminage à froid, la structure métallurgique de ces bandes étant globulaire.
De plus, ces bandes étroites présentent une bonne régularité d'épaisseur sur toute la longueur et une dissymétrie négligeable sur le profil.
Un autre avantage de l'invention réside dans la possibilité d'appliquer un taux de réduction maximal de l'épaisseur, de l'ordre de 60 à 75%, pendant l'opération de laminage à froid avant d'effectuer le recuit de globulisation.
Cet avantage est lié à l'outil industriel, car le laminage de bandes larges sur un train continu autorise des réductions d'épaisseur supérieures au laminage de bandes étroites sur des laminoirs étroits.
Selon une variante de réalisation, dans le cas où l'épaisseur de la bande large après le laminage à froid reste trop importante par rapport à la demande, il est possible, après le recuit de globulisation, d'effectuer au moins une seconde opération de laminage à froid sur un train continu large.
Ensuite, après chaque relaminage à froid de la bande large, on effectue un simple recuit de recristallisation à une température comprise entre 650 et 720°C avant de refendre la bande large en bandes étroites.
Outre les avantages liés à l'utilisation directe par les transformateurs et la productivité accrue de la fabrication de bandes étroites du fait de l'utilisation de bandes larges le plus longtemps possible au cours du procédé de fabrication, les bandes étroites obtenues selon l'invention et le procédé de fabrication de ce type de bandes permettent de réduire les coûts de fabrication.
En effet, l'étape de laminage à froid s'effectuant sur un train à bandes larges plus performant, cette opération nécessite moins d'étapes de recuit entre les différentes phases de laminage et le recuit entre le laminage à chaud et le laminage à froid est supprimé.

Claims (9)

  1. Procédé de fabrication de bandes étroites, de largeur comprise entre 150 et 600mm et en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,65 et 0,70 %, et possédant une bonne aptitude au laminage à froid, procédé dans lequel :
    on lamine à chaud une brame ou un lingot pour obtenir une bande large laminée à chaud,
    on décape la bande large laminée à chaud,
    on lamine à froid la bande large laminée à chaud et décapée pour en réduire l'épaisseur,
    on effectue un recuit de globulisation,
    et on refend la bande large pour obtenir lesdites bandes étroites.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre le recuit de globulisation et le refendage de la bande large, on effectue au moins un relaminage à froid de ladite bande large pour obtenir l'épaisseur désirée et un recuit de recristallisation après chaque relaminage à froid.
  3. Procédé de fabrication de bandes étroites en acier à teneur en carbone comprise entre 0,30 et 0,80 % selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC3.
  4. Procédé de fabrication de bandes étroites en acier à teneur en carbone comprise entre 0,80 et 1 % selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite ACm.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décapage est un décapage à l'acide chlorhydrique.
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le décapage est un décapage à l'acide sulfurique.
  7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue le recuit de globulisation en maintenant la bande large à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures, de préférence entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures.
  8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la montée en température de la bande large pour l'amener à sa température de recuit de globulisation est de 60°C par heure.
  9. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on effectue le recuit de recristallisation à une température comprise entre 650 et 720°C.
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EP0653494A1 EP0653494A1 (fr) 1995-05-17
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DE (1) DE69418677T2 (fr)
ES (1) ES2134326T3 (fr)
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