EP0811081A1 - Procede d'elaboration d'une tole ou d'une bande en acier pour la realisation d'une boite et tole ou bande en acier obtenue par ce procede - Google Patents

Procede d'elaboration d'une tole ou d'une bande en acier pour la realisation d'une boite et tole ou bande en acier obtenue par ce procede

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EP0811081A1
EP0811081A1 EP96904131A EP96904131A EP0811081A1 EP 0811081 A1 EP0811081 A1 EP 0811081A1 EP 96904131 A EP96904131 A EP 96904131A EP 96904131 A EP96904131 A EP 96904131A EP 0811081 A1 EP0811081 A1 EP 0811081A1
Authority
EP
European Patent Office
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strip
sheet
steel
less
thickness
Prior art date
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EP96904131A
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German (de)
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EP0811081B1 (fr
Inventor
Michel Lespagnol
Jean-François Renard
Patrick Seurin
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Sollac SA
Original Assignee
Sollac SA
Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC
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Publication date
Application filed by Sollac SA, Lorraine de Laminage Continu SA SOLLAC filed Critical Sollac SA
Publication of EP0811081A1 publication Critical patent/EP0811081A1/fr
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Publication of EP0811081B1 publication Critical patent/EP0811081B1/fr
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0421Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the working steps
    • C21D8/0436Cold rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0447Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the heat treatment
    • C21D8/0468Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the heat treatment between cold rolling steps

Definitions

  • the present invent ion is to obj and a method for lab e r ation of a sheet or a steel strip intended for the sheave ization of a box obtained by emboutissage- ironing, of the beverage can type .
  • the present invention also relates to a t O o u l e a steel strip intended for the production of a b Oi t e obtained by drawing -repassage.
  • C e t ype boxes typically comprises a bottom, a peripheral skirt and a collar for carrying out the crimping of a lid, which can be easily openable, e t is manufactured in particular by stamping - ironing from a blank cup in a sheet or strip.
  • the cup is first subjected to a stamping by relatively severe shrinkage on a press which comprises typically .d'une hand, a fixed die and a support forming a blank holder Externa ⁇ sliding America around said punch and on which the cup rests and, on the other hand, a matrix intended to be applied to the cup according to a force transmitted vertically by an upper slide.
  • a press which comprises typically .d'une hand, a fixed die and a support forming a blank holder Externa ⁇ sliding America around said punch and on which the cup rests and, on the other hand, a matrix intended to be applied to the cup according to a force transmitted vertically by an upper slide.
  • the cup having a bottom and an edge formed during the stamping operation is then self t calibrated by a slight drawing without using a blank holder, is redrawn with holding frame t are then subjected to an ironing operation which consists in stretching by means of a drawing machine, by successive reductions, the edge to gradually form the peripheral skirt of the box. Then, the bottom is formed on the drawing machine to give it a determined geometry and the neck of the peripheral skirt is formed according to two techniques, either a shrinking technique with matrix, or a tecr.r. qe has to shrink. a -.a wheel.
  • the die-shrinking technique involves forcing the neck into a die with a conical entry profile and a cylindrical exit profile.
  • a cylindrical piece guides the wall formed at the outlet of the die.
  • the force required to allow the deformation of the metal comes from the thrust applied to the bottom of the box and transmitted axially by its peripheral skirt.
  • the wheel shrinking technique consists in driving the rotating box which is held between a pusher and a centering ring.
  • the free end of the peripheral skirt is engaged on a mandrel and two wheels moving axially form the neck of the box which gradually emerges from the mandrel while still being held between the pusher and the centering ring.
  • the profile of the neck is obtained by the simultaneous movements of the knurls, the centering ring and the pusher.
  • the box is filled and a cover, for example with easy opening, is crimped on the neck of said box.
  • a cover for example with easy opening
  • Manganese in the range of 0.15 to 0.25% Nitrogen of the order of:, 00% to 0, C06% Aluminum of the order of G, 03 and 0.05% Phosphorus less than 0.015% Sulfur less than C, Q20% Silicon less than 0.020%, maximum 0 , 08% of one or more of the elements chosen from copper, nickel and chromium, the rest being iron and residual impurities.
  • the sheet or strip is produced by a process in which the slab from a continuous casting is hot rolled, then cold rolled to obtain a strip which is subjected to recrystallization annealing at a temperature below Acl.
  • This process makes it possible to obtain a strip which has a final thickness of approximately 0.30 mm and to produce from this strip a box whose wall of the peripheral skirt after stamping-ironing has a thickness of the order of 0, 1mm.
  • Ma s or. knows that a reduction in the thickness or an increase in the mechanical characteristics of the sheets or cars.des accentuates the phenomena of wrinkling during the preparation of the boxes.
  • the pressure exerted by the blank holder can be increased on the sheet blank, but this increase in pressure of the blank holder poses a problem of controlling the flow of the metal during stamping and can therefore cause breaks or tears in the metal, particularly at the connection radii.
  • this operation is carried out by sliding a ring on the stretching punch so that this ring can bear on the free edge of the peripheral skirt of the box.
  • the stripping ring only presses on a few points of said skirt and very often there is a folding of the skirt during stripping which requires putting the box in the scum.
  • Coarse cementite can cause the wall of the peripheral skirt to pierce when the neck is formed and this metal to be torn off during the drawing operation because of the hard particles in the steel.
  • the object of the invention is to avoid these drawbacks by proposing a method for producing a sheet or strip intended for producing a box obtained by stamping-ironing which makes it possible to reduce the thickness of the walls of the box and therefore gain weight.
  • the subject of the invention is a method for producing a sheet or a strip intended for the production of a box obtained by stamping-ironing, of the beverage can type, from a steel. with the following weight percentage composition: - Carbon less than 0.008%,
  • the invention also relates to a steel sheet or strip intended for the production of a box obtained by stamping-ironing, of the box-drink type, characterized in that it is obtained by the process mentioned above.
  • the manufacture of a can, of the beverage can type, by stamping-ironing consists in cutting a blank from a sheet of steel or a strip of steel, then stamping this blank by relatively severe shrinking on a press to form a cup.
  • the cup comprising a bottom and an edge is calibrated and is subjected to an ironing operation consisting in stretching, by successive reductions, the edge to gradually form the peripheral skirt of the box.
  • the ron ⁇ is a.ors form to give it _a determined geometry and the core of the peripheral ⁇ upe is formed either by a shrinking technique with matrix, or by a shrinking technique with the wheel.
  • the invention proposes to develop this type of box by this technique of embou ⁇ weaving-ironing from a very low carbon steel having the composition as a percentage by weight: - Carbon less than 0.008%,
  • the slab is hot rolled into a strip of thickness between 1.8 and 2.5mm and preferably between 2 and 2.4mm, then the strip is cold rolled with a reduction rate to bring said strip to a thickness between 0.26 and 0.32 mm and submitted to recrystallisation annealing at a temperature higher in NCI ⁇ Acl and finally re-rolled in the cold with a reduction rate between 28 and 35% for causing said strip at a thickness between 0.18 and 0.22mm.
  • the rate of horns is equal to -0.2.
  • 0.18mm has a rate of horns equal to -0.05, which is a coefficient very close to 0, therefore representative of a steel with a very low propensity to form horns. It is therefore particularly important to respect the cold rolling and re-rolling after annealing rates as well as to apply a high hot rolling rate in order to develop a hot rolled strip with a thickness of less than 3 mm, preferably between 1.8 and 2.5 mm.
  • the crames having any of the compositions indicated in table 1 above were subjected to a treatment which consists in hot rolling each slab into a strip, then in cold rolling this strip and in subjecting said strip to recrystallization annealing at a temperature below Acl and finally re-cold rolling.
  • the steel sheets or strips obtained by this process were subjected to tests in order to determine the elastic limits Re and Rm in the long direction and in the transverse direction as well as the rate of horns ⁇ C.
  • M notes in this table that the steels G and H, although satisfying the rolling conditions of the process according to the invention have a coefficient ⁇ C more distant from C than the steels B, C, E. ⁇ r.
  • steel B and steel H underwent similar conditions of hot rolling, cold rolling, annealing and cold rolling.
  • steel H has higher yield strength and tensile strength values and above all a very lower ⁇ C and much more distant from 0.
  • steel G has undergone a cold rolling rate of 86% and a re-rolling rate of
  • the sheet or strip of very low carbon steel less than 0.008% and produced by the process according to the invention, that is to say with hot rolling, cold rolling with a reduction rate included between 83 and 92%, then recrystallization annealing at a temperature below Acl and finally cold re-rolling with a reduction rate of between 10 and
  • 40% has a yield strength in the long direction between 350 and 450 MPa for a final thickness of approximately 0.22mm, between 440 and 540 MPa for a final thickness of approximately 0.20mm and between 500 and 600 MPa for a final thickness of approximately 0.18mm.
  • the sheets or strips according to the invention can also be characterized in that the number of ferrite grains per mm 2 is between 10,000 and 30,000 and preferably between 15,000 and 25,000, this which corresponds to a very small grain size.
  • the process for producing a sheet according to the invention also makes it possible to conserve a determined quantity of carbon in solution in the sheet.
  • Such a sheet therefore has the characteristic of hardening significantly during the firing of the varnish, carried out on the box after it has been shaped.
  • This characteristic is very important in the case of the manufacture of the boxes obtained by stamping-ironing because the sheet according to the method of the invention has the adequate mechanical characteristics to promote its shaping, the mechanical characteristics varying little over time. .
  • This mechanical strength of the box is notably characterized by the turning pressure of the dome at the bottom of said box.
  • This turning pressure increases by around 10% after baking, for example, for a given type of box, from 6.3 to 6.9 bars.
  • the method according to the invention for the production of a sheet or a strip of steel with very carbcne case intended for the production of a box, of the drink box type, obtained by stamping-ironing makes it possible to reduce the thickness of the walls of the box and to obtain a weight gain of approximately 30% on the sheet or the strip, while increasing the drawing area and reducing the rate of horns and the risks of creases when the box is stamped.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé d'élaboration d'une tôle ou d'une bande destinée à la réalisation d'une boîte obtenue par emboutissage-repassage à partir d'un acier possédant la composition en pourcentage poids suivante, Carbone inférieur à 0,008 %, Manganèse compris entre 0,10 et 0,30 %, Azote inférieur à 0,006 %, Aluminium compris entre 0,01 et 0,06 %, Phospore inférieur à 0,015 %, Soufre inférieur à 0,020 %, Silicium inférieur à 0,020 %, au maximum 0,08 % d'un ou plusieurs des éléments choisis parmi le cuivre, le nickel et le chrome, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, procédé dans lequel la brame est laminée à chaud en une tôle à chaud ou feuillard d'épaisseur inférieure à 3mm, puis la tôle à chaud ou le feuillard est laminé à froid avec un taux de réduction compris entre 83 et 92 % et soumis à un recuit de recristallisation et enfin relaminé à froid avec un taux de réduction compris entre 10 et 40 %.

Description

Procédé d' élaboration d'une tôle ou d'une bande en acier pour la réalisation d'une boîte et tôle ou bande en acier obtenue par ce procédé" .
La présente invent ion a pour obj et un procédé d ' élaboration d ' une tôle ou d ' une bande d ' acier destinée à la réalisation d' une boîte obtenue par emboutissage- repassage , du type boîte-boisson . La présente invention a également pour objet une tôle ou une bande d ' acier destinée à la réalisation d' une bte obtenue par emboutissage -repassage .
Ce type de boîtes comporte généralement un fond, une jupe périphérique et un col pour réaliser le sertissage d' un couvercle , qui peut être à ouverture facile , et est fabriqué notamment par emboutissage - repassage à partir d' une coupelle découpée dans une tôle ou une bande .
A cet effet, la coupelle subit d'abord un emboutissage par rétreint relativement sévère sur une presse qui comporte de manière classique, .d'une part, un poinçon fixe et un support formant un serre-flan périphé¬ rique coulissant autour dudit poinçon et sur lesquels repose la coupelle et, d'autre part, une matrice destinée à être appliquée sur la coupelle suivant une force transmise verticalement par un coulisseau supérieur.
La coupelle comportant un fond et un bord formé lors de l'opération d'emboutissage est ensuite soit calibrée par un léger emboutissage sans utilisation d'un serre-flan, soit réemboutie avec serre-flan puis est soumise à une opération de repassage qui consiste à étirer au moyen d'une étireuse, par des réductions successives, le bord pour former progressivement la jupe périphérique de la boîte. Ensuite, le fond est formé sur l'étireuse pour lui conférer une géométrie déterminée et le col de la jupe périphérique est formé selon deux techniques, soit une technique de rétreint avec matrice, soit une tecr.r. q e αe retreir. a -.a molette .
La technique de rétreint avec matrice consiste à forcer le col dans une matrice possédant un profil d'entrée conique et un profil de sortie cylindri- que. Une pièce cylindrique assure le guidage de la paroi formée en sortie de matrice.
La force requise pour permettre la déforma¬ tion du métal provient de la poussée appliquée sur le fond de la boîte et transmise axialement par sa jupe périphérique.
Pour atteindre le diamètre intérieur souhai¬ té, plusieurs réductions successives sont nécessaires, chacune étant une étape de formage distincte. Lorsque la réduction de diamètre est obtenue, le bordage est généralement réalisé avec des molettes.
La technique de rétreint à la molette consiste à entraîner la boîte en rotation qui est maintenue entre un poussoir et un anneau de centrage .
L'extrémité libre de la jupe périphérique est engagée sur un mandrin et deux molettes se déplaçant axialement forment le col de la boîte qui progressivement se dégage du mandrin tout en étant toujours maintenu entre le poussoir et l'anneau de centrage.
Le profil du col est obtenu par les déplace- ents simultanés des molettes, de l'anneau de centrage et du poussoir.
Après ces différentes opérations, la boîte est remplie et un couvercle, par exemple à ouverture facile, est serti sur le col de ladite boîte. II est connu pour réaliser ce type de boîtes d'utiliser une tôle ou une bande en acier dit extra-doux et dont la composition en pourcentage poids est la suivante :
Carbone de l'ordre de 0,030 à 0,040% Manganèse de l'ordre de 0,15 à 0,25% Azote de l'ordre de :,00 % à 0,C06% Aluminium de l'ordre de G, 03 et 0,05% Phosphore inférieur à 0,015% Soufre inférieur à C,Q20% Silicium inférieur à 0,020%, au maximum 0,08% d'un ou plusieurs des éléments choisis parmi le cuivre, le nickel et le chrome, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles.
La tôle ou la bande est élaborée par un procédé dans lequel la brame issue d'une coulée continue est laminée à chaud, puis laminée à froid pour obtenir un feuillard qui est soumis à un recuit de recristallisa¬ tion à une température inférieure à Acl .
Ce procédé permet d'obtenir un feuillard qui possède une épaisseur finale d'environ 0,30mm et de réaliser à partir de ce feuillard une boîte dont la paroi de la jupe périphérique après emboutissage- repassage possède une épaisseur de l'ordre de 0,1mm.
Or, les fabricants de boîtes, dans un souci d'économie et d'augmentation de la productivité, cher¬ chent à réaliser des boîtes d'un poids réduit, c'est à dire avec des parois d'épaisseur plus mince.
Pour que la boîte avec des parois de plus faible épaisseur puisse tenir à la pression interne des liquides qu'elle contient, en particulier lorsqu'il s'agit d'une boisson gazeuse, et pour que la boîte elle- même possède une tenue mécanique suffisante, il est nécessaire d'utiliser des aciers dont les caractéristi¬ ques mécaniques sont plus élevées. Pour augmenter les caractéristiques mécani¬ ques, les industriels ont, à partir d'un acier extra doux dont la composition a été précédemment mentionnée, soumis une brame à un laminage à chaud et à un laminage à froid pour obtenir un feuillard qui est soumis à un recuit de recristallisation à une température inférieure à Acl, puis est re_amme a rroic.
Ma s, or. sait qu'une diminution de l'épais¬ seur ou une augmentation des caractéristiques mécaniques des tôles ou des car.des accentue les phénomènes de plissement au moment de l'élaboration des boîtes.
Des essais ont montré que ce procédé entraîne une diminution du domaine d' e boutissabilité de la tôle ou de la bande et une augmentation du taux de cornes au moment de l'emboutissage de la boîte. Une diminution du domaine d' emboutissabilité entraîne des difficultés pour le formage du fond et est à l'origine de l'apparition de plis, pendant l'opération d' emboutissage .
Pour éviter la formation de plis lors de l'emboutissage, on peut augmenter la pression exercée par le serre-flan sur le flan de tôle, mais cette augmenta¬ tion de pression du serre-flan pose un problème de contrôle de l'écoulement du métal pendant l'emboutissage et peut de ce fait provoquer des cassures ou des déchiru- res du métal, en particulier au niveau des rayons de raccordement .
D'autre part, l'augmentation du taux de cornes pose un problème au moment de l'extraction de la boîte du poinçon d'étirage, c'est à dire, au moment de l'opération dite de dévétissage.
En effet, cette opération est réalisée en faisant coulisser une bague sur le poinçon d'étirage de telle manière que cette bague puisse prendre appui sur le bord libre de la jupe périphérique de la boîte. Lorsque la jupe périphérique du corps de la boîte présente des cornes importantes, la bague de dévétissage n'appuie que sur quelques points de ladite jupe et très souvent on assiste à un plissement de la jupe pendant le dévétissage ce qui impose de mettre la boîte au rebut. rour imi uer _ ta—x i cornes ι-_ est ocnr. de DODiner à cr.aud le feuillard avant laminage à froid et recuit de recristallisatio .
Mais, cette opération supplémentaire entraîne des inconvénients, car les rives de la tôle ou de la bande sont directement en contact avec l'air ambiant et se refroidissent plus rapidement que le coeur.
Ce re roidissement naturel différentiel entre les rives et le coeur provoque une hétérogénéité des caractéristiques mécaniques de la tôle ou de la bande.
De plus, le bobinage à chaud entraîne la formation d'une cémentite grossière.
La cémentite grossière peut entraîner le perçage de la paroi de la jupe périphérique au moment de la formation du col et un arrachement de ce métal lors de l'opération d'étirage à cause des particules dures dans l'acier.
De plus, la présence de particules dures dans l'acier entraîne une usure prématurée des différents outils d'emboutissage et de repassage.
Ainsi, les industriels pour arriver à diminuer l'épaisseur des parois des boîtes se trouvent confrontés à des problèmes importants et qui sont souvent antinomiques . L'invention a pour but d'éviter ces inconvé¬ nients en proposant un procédé d'élaboration d'une tôle ou d'une bande destinée à la réalisation d'une boîte obtenue par emboutissage-repassage qui permet de réduire l'épaisseur des parois de la boîte et par conséquent d'obtenir un gain de poids.
L'invention a pour objet un procédé d'élabo¬ ration d'une tôle ou d'une bande destinée à la réalisa¬ tion d'une boîte obtenue par emboutissage-repassage, du type boîte-boisson, à partir d'un acier possédant la composition en pourcentage poids suivante : - Carbone inférieur à 0,008%,
- Manganèse compris entre 0,10 et 0,30%,
- Azote inférieure à 0,006%,
- Aluminium, compris entre 0,01 et 0,06%, - Phosphore inférieur à 0,015%,
- Soufre inférieur à 0,020%,
- Silicium inférieur à 0,020%, au maximum 0,08% d'un ou de plusieurs des éléments choisis parmi le cuivre, le nickel et le chrome, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, procédé dans lequel la brame est laminée à chaud en une tôle à chaud ou un feuillard d'épaisseur inférieure à 3mm, puis la tôle à chaud ou le feuillard est laminé à froid avec un taux de réduction compris entre 83 et 92% et soumis à un recuit de recristallisation à une tempéra¬ ture inférieure à Acl et enfin relaminé à froid avec un taux de réduction compris entre 10 et 40%.
L'invention a également pour objet une tôle ou bande d'acier destinée à la réalisation d'une boîte obtenue par emboutissage-repassage, du type boîte- boisson, caractérisé en ce qu'elle est obtenue par le procédé mentionné ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple.
La fabrication d'une boîte, du type boîte- boisson, par emboutissage-repassage consiste à découper dans une tôle ou une bande d'acier un flan, puis à emboutir par rétreint relativement sévère sur une presse ce flan pour former une coupelle.
Ensuite, la coupelle comportant un fond et un bord est calibrée et est soumise à une opération de repassage consistant à étirer, par des réductions successives, le bord pour former progressivement la jupe périphérique de la boîte. Le ronα est a.ors forme pour lui conf rer _a géométrie déterminée et le coi de la ιupe périphérique est formé soit par une technique de rétreint avec matrice, soit par une technique de rétreint à la molette. Af n de pouvoir fabriquer une boîte dont les parois ont une très faible épaisseur, l'invention propose d'élaborer ce type de boîte par cette technique d' embou¬ tissage-repassage à partir d'un acier à très bas carbone possédant la composition en pourcentage poids suivante: - Carbone inférieur à 0,008%,
- Manganèse compris entre 0,10 et 0,30%,
- Azote inférieure à 0,006%,
- Aluminium compris entre 0,01 et 0,06%,
- Phosphore inférieur à 0,015%, - Soufre inférieur à 0,020%,
- Silicium inférieur à 0,020%, au maximum 0,08% d'un ou plusieurs des éléments choisis parmi le cuivre, le nickel et le chrome, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, et selon un procédé dans lequel la brame issue d'une coulée continue est laminée à chaud en une tôle à chaud ou un feuillard d'épaisseur inférieure à 3mm, puis la tôle à chaud ou le feuillard est laminé à froid avec un taux de réduction compris entre 83 et 92% et soumis à un recuit de recristallisation à température inférieure à Acl et enfin relaminé à froid avec un taux de réduction compris entre 10 et 40%.
La brame est laminée à chaud en un feuillard d'épaisseur comprise entre 1,8 et 2,5mm et de préférence entre 2 et 2,4mm, puis le feuillard est laminé à froid avec un taux de réduction pour amener ledit feuillard à une épaisseur comprise entre 0,26 et 0,32mm et soumis à un recuit de recristallisation à une température infé¬ rieure à Acl et enfin relaminé à froid avec un taux de réduction compris entre 28 et 35% pour amener ledit feuillard à une épaisseur comprise entre 0,18 et 0,22mm.
Le recuit ce recristaliisaticn est un recuit continu.
Pour pouvoir élaborer une tôle ou une cande en acier de faible épaisseur, comprise entre 0,13 et 0,22mm et qui possède toutes les propriétés nécessaires à la réalisation de boîtes dites boîtes embouties et repassées dont les parois ont une épaisseur égaie, voire inférieure à 0,07 mm, on s'est rendu compte qu'il est nécessaire d'utiliser un acier à très bas carbone dont la teneur en carbone est inférieure, en pourcentage poids, à 0,008% et d'élaborer cet acier selon la techni¬ que dite de double réduction, c'est à dire de faire subir à la tôle ou à la bande laminée à chaud, un laminage à froid suivi d'un recuit de recristallisation et d'un relaminage à froid.
De manière surprenante, on s'est rendu compte que pour obtenir les caractéristiques mécaniques optima¬ les afin de pouvoir réaliser les opérations d'emboutis- sage et de repassage nécessaires à l'obtention d'une boîte dont les parois ont une épaisseur égale à 0,07mm, qu'il fallait réduire le taux de réduction du premier laminage à froid de la tôle ou de la bande.
En effet, par exemple si on examine, le taux de cornes, d'une tôle ou d'une bande d'acier réalisée à partir d'un acier ayant la composition en pourcentage poids suivante :
- carbone 0,003%,
- manganèse 0,204%, - phosphore 0,009%,
- soufre 0,009%,
- azote 0,003%,
- silicium 0, 002%,
- cuivre 0,008%, - nickel 0,021%, - cπro e -, 1 .,
- aluminium 0,027%, le reste étant du fer, et qui a subi un laminage à chaud pour obtenir une bande laminée à chaud d'épaisseur de 2,3mr, puis laminée à froid pour obtenir une bande d'épaisseur de C,26mm, et recuite en continu à une température inférieure à Acl et enfin relaminée à froid pour amener cette bande à une épaisseur égale à
0,18mm, le taux de cornes est égale à -0,2. En revanche, une tôle ou une bande réalisée à partir du même acier, mais qui a été laminée à chaud pour l'amener à une épaisseur égale à 1,8mm, puis laminée à froid pour obtenir une bande d'épaisseur de 0,26mm, puis recuite en continu dans les mêmes conditions et relaminée à froid pour l'amener à une épaisseur égale à
0,18mm, présente un taux de cornes égal à -0,05, ce qui est un coefficient très proche de 0, donc représentatif d'un acier ayant une très faible propension à former les cornes . II est donc particulièrement important de respecter les taux de laminage à froid et de relaminage après recuit ainsi que d'appliquer un taux de laminage à chaud important afin d'élaborer une bande laminée à chaud d'épaisseur inférieure à 3mm, de préférence comprise entre 1,8 et 2,5 mm.
Outre cet aspect concernant le procédé d'obtention de la bande, il est également nécessaire pour pouvoir réaliser des boîtes embouties-repassees de très faible épaisseur d'utiliser un acier à très basse teneur en carbone.
Dans le tableau 1 ci-dessous, différentes compositions d'acier sont indiquées, les aciers A à F étant des aciers à très bas carbone, c'est à dire des aciers dont le pourcentage en carbone est inférieur à 0,006% et les aciers G et H étant des aciers extra-doux. 10
11 les crames ayant cnacune une des compositions indiquées dans le tableau 1 ci-dessus, ont été soumises à un traitement qui consiste à laminer à chaud chaque brame en un feuillard, puis à laminer à froid ce feuil- lard et à soumettre ledit feuillard à un recuit de recristallisation à une température inférieure à Acl et enfin à le relaminer à froid.
Les tôles ou les bandes d'acier obtenues par ce procédé ont été soumises à des essais afin de détermi- ner les limites d'élasticité Re et Rm en sens long et en sens travers ainsi que le taux de cornes ΔC.
Les résultats sont indiqués dans le tableau 2 ci-dessous.
M constate dans ce tableau que les aciers G et H, bien que satisfaisant aux conditions de laminage du procédé selon l'invention présentent un coefficient ΔC plus éloigné de C que les aciers B, C, E. Ξr. effet, l'acier B et l'acier H ont subi des conditions de laminage à chaud, à froid, de recuit et de relaminage à froid semblables. Cependant, l'acier H présente des valeurs de limite d'élasticité et de résistance à la traction supérieures et surtout un ΔC très inférieur et beaucoup plus éloigné de 0.
De même, bien que l'acier G ait subi un taux de laminage à froid de 86% et un taux de relaminage de
11%, inférieurs à ceux subis par l'acier C, ΔC de l'acier
G est plus éloigné de 0 que le ΔC de l'acier C. D'autre part, le taux de laminage à froid de l'acier B étant de 85% et celui de l'acier D étant de
90,7% et ces deux aciers ayant subi le même taux de relaminage après recuit, ΔC aniso de l'acier D est de
0,24 et ΔC aniso de l'acier B est de -0,06. Ainsi, la tôle ou la bande d'acier à très bas carbone, inférieur à 0,008% et élaborée par le procédé selon l'invention, c'est à dire avec un laminage à chaud, un laminage à froid avec un taux de réduction compris entre 83 et 92%, puis un recuit de recristallisation à une température inférieure à Acl et enfin un relaminage à froid avec un taux de réduction compris entre 10 et
40%, possède une limite d'élasticité en sens long comprise entre 350 et 450 MPa pour une épaisseur finale d'environ 0,22mm, entre 440 et 540 MPa pour une épaisseur finale d'environ 0,20mm et entre 500 et 600 MPa pour une épaisseur finale d'environ 0,18mm.
Les tôles ou les bandes selon l'invention peuvent également être caractérisées par le fait que le nombre de grains de ferrite par mm2 est compris entre 10000 et 30000 et de préférence entre 15000 et 25000, ce qui correspond à une taille de grains très petite.
Ceci est important pour la régularité des caractéristiques du métal tout au long de la bobine, et pour éviter les inconvénients antinomiques liés à l'emboutissage, au repassage et à la formation du col.
Le procédé d'élaboration d'une tôle selon l'invention permet également de conserver une quantité déterminée de carbone en solution dans la tôle.
Une telle tôle présente donc la caractéristi- que de durcir de manière significative lors de la cuisson du vernis, pratiquée sur la boîte après sa mise en forme. Cette caractéristique est très importante dans le cas de la fabrication des boîtes obtenues par emboutissage-repassage car la tôle selon le procédé de l'invention présente les caractéristiques mécaniques adéquates pour favoriser sa mise en forme, les caracté¬ ristiques mécaniques variant peu dans le temps.
Une fois la boîte formée, vernie et ayant subi le traitement de cuisson du vernis, les caractéris- tiques mécaniques sont augmentées de manière significa¬ tive ce qui présente l'avantage d'accroître la tenue mécanique de la boîte.
Cette tenue mécanique de la boîte est notamment caractérisée par la pression de retournement du dôme du fond de ladite boîte.
Cette pression de retournement, pression limite à partir de laquelle le dôme réalisé sur le fond de la boîte se retourne, augmente de l'ordre de 10% après étuvage pour passer par exemple, pour un type de boîte donnée, de 6,3 à 6,9 bars.
Ceci est particulièrement le cas pour les taux de relaminage à froid après recuit de la tôle compris entre 10 et 30%.
Ainsi, le procédé selon l'invention pour l'élaboration d'une tôle ou d'une bande d'acier à très cas carbcne destinée à la réalisation d'une boîte, du type boîte-boisson, obtenue par emboutissage-repassage, permet de diminuer l'épaisseur des parois de la boîte et d'obtenir un gain de poids d'environ 30% sur la tôle ou la bande, tout en augmentant le domaine d' emboutissabi- lité et en réduisant le taux de cornes et les risques de formation de plis au moment de l'emboutissage de la boîte .

Claims

RΞVΞN-- 1 CA7I CX≤
1. Procédé d'élaboration d'une tôle eu d'une cande destinée à la réalisation d'une boîte obtenue par e eoutissage-repassage , d- type boîte-boisson, à partir d'un acier possédant la composition en pourcentage coids suivante :
- Carbone inférieur à C,008 %
- Manganèse compris entre C,10 et 0,30 %
- Azote inférieur à 0,006 % - Aluminium compris entre 0,01 et 0,06 %
- Phosphore inférieur à 0,015 %
- Soufre inférieur à 0,020 % -
- Silicium inférieur à 0,020 % au maximum 0,08 % d'un ou plusieurs des éléments choisis parmi le cuivre, le nickel et le chrome, le reste étant du fer et des impuretés résiduelles, procédé dans lequel la brame est laminée à chaud en une tôle à chaud ou un feuillard d'épaisseur inférieure à 3 mm, puis la tôle à chaud ou le feuillard est laminé à froid avec un taux de réduction compris entre 83 et 92% et soumis à un recuit de recristallisation à une tempéra¬ ture inférieure à Acl et enfin relaminé à froid avec un taux de réduction compris entre 10 et 40 %.
2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la brame est laminée à chaud en un feuillard d'épaisseur comprise entre 1,8 et 2,5mm.
3. Procédé selon la revendication 2, caracté¬ risé en ce que la brame est laminée à chaud en un feuillard d'épaisseur comprise entre 2 et 2,4 mm.
4. Procédé selon la revendication 1, carac¬ térisé en ce que le feuillard est laminé à froid avec un taux de réduction pour amener ledit feuillard à une épaisseur comprise entre 0,26 et 0,32 mm.
5. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le feuillard est relaminé à froid avec un taux de réduction compris entre 28 et 35 %.
6. Procédé selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que le feuillard est relaminé à froid avec un taux de réduction pour amener ledit feuillard à
Ξ une épaisseur comprise entre ,18 et C,22 mm.
7. Procédé selon la revendication 1, carac¬ térisé en ce que le recuit de recristailisation est un recuit continu.
8. Tôle ou bande d'acier destinée à la réalisation d'une boîte obtenue par emboutissage-repassa¬ ge, de type boîte-boisson, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.
9. Tôle ou bande d'acier selon la revendica- tion 8, caractérisée en ce qu'elle possède une limite d'élasticité en sens long comprise entre 350 et 450 MPa pour une tôle ou une bande d'épaisseur finale d'environ 0,22 mm, entre 440 et 540 MPa pour une tôle ou une bande d'épaisseur finale d'environ 0,20 mm et entre 500 et 600 MPa pour une tôle ou une bande d'épaisseur finale d'environ 0,18 mm.
10. Tôle ou bande d'acier selon la revendica¬ tion 8, caractérisée en ce que le nombre de grains de ferrite par mm2 est compris entre 10 000 et 30 000 et de préférence entre 15 000 et 25 000.
11. Utilisation d'une tôle ou d'une bande d'acier obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, pour la réalisation d'une boîte- boisson fabriquée par emboutissage-repassage.
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