FR2806940A1 - Ferritic stainless steel sheet containing aluminium and rare earth metals suitable for use in the catalyst support elements of motor vehicle exhaust systems - Google Patents
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Abstract
Description
<B>FEUILLARD EN ACIER INOXYDABLE</B> FERRITIQUE <B>CONTENANT</B> <B>L' ALUMINIUM, UTILISABLE NOTAMMENT POUR UN SUPPORT DE CATALYSEUR</B> 'ECHAPPEMENT <B>DE</B> VEHICULE <B>AUTOMOBILE ET</B> PROCEDE <B>DE FABRICATION DUDIT FEUILLARD</B> L'invention concerne un feuillard en acier inoxydable ferritique contenant de l'aluminium utilisable notamment pour un support catalyseur d'échappement de moteur de véhicule automobile et son procédé fabrication. Dans la fabrication des pots catalytiques situés dans une ligne d'échappement de véhicule automobile, on utilise pour réaliser le support mécanique des composés catalyseurs, deux types de matériaux : céramiques ou des métaux. Le choix des métaux se porte sur des alliages base contenant dans leur composition du chrome et de l'aluminium. <B> STAINLESS STEEL STAINLESS STEEL </ B> FERRITIC <B> CONTAINER </ B> <B> ALUMINUM, USED IN PARTICULAR FOR A CATALYST SUPPORT </ B> 'EXHAUST <B> OF </ B> VEHICLE < This invention relates to a sheet of ferritic stainless steel containing aluminum which can be used in particular for a motor vehicle engine exhaust catalyst support and to a motor vehicle exhaust catalyst support system. its manufacturing process. In the manufacture of catalytic converters located in a motor vehicle exhaust line, two types of materials are used to carry out the mechanical support of catalyst compounds: ceramics or metals. The choice of metals is based on base alloys containing in their composition chromium and aluminum.
L'alliage doit former de l'alumine lors d'une oxydation dans domaine de température compris entre 700 C et 1200 C. De plus, le feuillard doit contenir suffisamment d'aluminium pour former de l'alumine pendant toute la durée d'utilisation à chaud du support de catalyseur. The alloy must form alumina during oxidation in a temperature range between 700 C and 1200 C. In addition, the strip must contain enough aluminum to form alumina throughout the duration of use while the catalyst support is hot.
II est connu un alliage du type Fe-20%Cr-5%AI élaboré directement par coulée en aciérie. La transformation des tôles réalisées avec cet alliage présente des difficultés dans le domaine du laminage à froid, en particulier, en raison de son comportement fragile. An alloy of the Fe-20% Cr-5% AI type produced by casting in a steelworks is known. The transformation of the sheets made with this alloy presents difficulties in the field of cold rolling, in particular, because of its fragile behavior.
II est également connu un procédé de colaminage d'aluminium avec une tôle d'acier inoxydable dans lequel on plaque à froid une bande d'acier inoxydable entre deux feuilles d'aluminium, on lamine le feuilleté obtenu, puis on recuit le feuilleté de façon à provoquer une diffusion de l'aluminium dans la bande d'acier. It is also known a method of aluminum bonding with a stainless steel sheet in which a strip of stainless steel is cold-pressed between two aluminum sheets, the laminate obtained is laminated, and the laminate is then annealed in a conventional manner. to cause diffusion of the aluminum in the steel strip.
Pour résister correctement à l'oxydation, les aciers inoxydables doivent contenir un minimum de 10,5% de chrome. To successfully resist oxidation, stainless steels must contain a minimum of 10.5% chromium.
II est couramment enseigné que l'augmentation de la teneur en chrome accroît également la tenue à la corrosion ainsi que la résistance à l'oxydation à haute température, vers 950 C. It is commonly taught that increasing the chromium content also increases corrosion resistance as well as resistance to oxidation at high temperature, around 950 C.
Une voie reconnue d'amélioration de la tenue des aciers inoxydables à l'oxydation pour des températures supérieures à 1100 C est d'ajouter de l'aluminium afin de favoriser la formation d'une couche protectrice durable rl'ali iminp Pour des teneurs en aluminium inférieures à environ 3%, l'élaboration aciers inoxydables peut se faire par un procédé classique de production comme par exemple la coulée continue suivie d'un laminage à chaud et à froid. Pour teneurs en aluminium plus élevées, d'autres procédés sont utilisés comme colaminage de feuille d'aluminium ou le trempage d'une tôle dans un bain fondu d'aluminium. A recognized way of improving the resistance of stainless steels to oxidation for temperatures above 1100 C is to add aluminum in order to promote the formation of a durable protective layer. aluminum less than about 3%, the development of stainless steels can be done by a conventional method of production such as continuous casting followed by rolling hot and cold. For higher aluminum contents, other processes are used for bonding aluminum foil or soaking a sheet in a molten aluminum bath.
Le but de l'invention est de présenter un feuillard en acier inoxydable ferritique contenant de l'aluminium et son procédé de fabrication, feuillard comportant un état de surface favorable à son utilisation, notamment dans domaine de l'échappement de véhicule automobile pour un support de catalyseur. The object of the invention is to present a sheet of ferritic stainless steel containing aluminum and its manufacturing method, sheet having a surface condition favorable to its use, especially in the field of the exhaust of a motor vehicle for a support of catalyst.
L'invention a pour objet un feuillard en acier inoxydable ferritique contenant de l'aluminium utilisable notamment pour un support de catalyseur d'échappement de moteur de véhicule automobile caractérisé en ce comprend dans sa composition pondérale suivante 0,5%:g chrome < _ 20% 5 aluminium < _ 8% 003% _ < carbone _ < 0,06% 003% < azote < 0,04% < silicium < _ 0,6% < _ manganèse < _ 0,6% < soufre < _ 0,002% 001 % < _ terres rares 5 1,0%, fer et des éléments résiduels inhérents à l'élaboration, et dans laquelle les teneurs en chrome et en aluminium satisfont la relation %Cr/%AI < 5. The subject of the invention is a sheet of ferritic stainless steel containing aluminum which can be used in particular for a motor vehicle engine exhaust catalyst support, characterized in that it comprises, in its following composition by weight, 0.5%: g 20% aluminum <8% 003% _ carbon <0.06% 003% <nitrogen <0.04% <silicon <0.6% <manganese <0.6% <sulfur <0.002 % 001% <_ rare earths 1.0%, iron and residual elements inherent in the elaboration, and in which the contents of chromium and aluminum satisfy the relationship% Cr /% AI <5.
autres caractéristiques de l'invention sont - l'acier comprend moins de 18,5% de chrome, - les teneurs en chrome et en aluminium satisfont la relation %Cr/%AI < 3 et de préférence inférieure à 2, - la composition comprend en outre des éléments stabilisants, titane, zirconium, niobium pris seuls ou en combinaison, avec une teneur globale inférieure ou égale à 0, L'invention concerne également un procédé de réalisation du feuillard, par colaminage, dans lequel on plaque à froid, soit une tôle d'acier inoxydable et une feuille d'aluminium, soit une tôle d'acier inoxydable entre deux feuilles d'aluminium, caractérisé en ce que - on colamine une tôle d'acier inoxydable ferritique laminée à chaud ayant une épaisseur inférieure ou égale 1,5 mm de composition pondérale suivante 10,5%:9 chrome < _ 20% aluminium < 3% 003% < _ carbone < _ 0,06% 003% @ azote _ < 0,04% _ < silicium < _ 0,6% < manganèse < 0,6% _ < soufre < _ 0,002% fer et des éléments résiduels inhérents à l'élaboration, pouvant etre soumise à un recuit d'adoucissement, avec au moins une feuille d'aluminium contenant dans sa composition des éléments de terres rares dans une proportion comprise entre 0,001 % et 1,0%, - on lamine le feuilleté obtenu, - on recuit le feuilleté de façon à provoquer une diffusion de l'aluminium et éléments contenus dans la feuille d'aluminium. Other features of the invention are - the steel comprises less than 18.5% of chromium, - the contents of chromium and aluminum satisfy the relationship% Cr /% AI <3 and preferably less than 2, - the composition comprises in addition stabilizing elements, titanium, zirconium, niobium taken alone or in combination, with an overall content of less than or equal to 0. The invention also relates to a method for producing the strip, by bonding, in which one cold plate, or a stainless steel sheet and an aluminum sheet, ie a sheet of stainless steel between two aluminum sheets, characterized in that - a hot-rolled ferritic stainless steel sheet is coated with a thickness less than or equal to 1.5 mm of the following composition by weight 10.5%: 9 chromium <20% aluminum <3% 003% <carbon <0.06% 003% @ nitrogen _ <0.04% _ <silicon <0 , 6% <manganese <0.6% _ <sulfur <0.002% iron and d residual elements inherent in the production, subject to softening annealing, with at least one aluminum foil containing in its composition rare earth elements in a proportion of between 0.001% and 1.0%; the laminate obtained is laminated, the laminate is annealed so as to cause diffusion of the aluminum and elements contained in the aluminum foil.
Les autres caractéristiques de l'invention sont - on recuit le feuilleté de manière statique ou au défilé sous atmosphere contenant de l'hydrogène et ayant un point de rosée inférieur à - 30 C, - on soumet le feuilleté à un laminage à froid en deux étapes pouvant comporter un recuit intermédiaire, la seconde étape étant effectuée avec un taux laminage supérieur .ou égal de 20% à l'épaisseur finale envisagée pour feuillard, - l'épaisseur du feuilleté est comprise entre 0,15 mm et 0,4 mm, - la composition de la bande formant l'âme du feuilleté comporte des teneurs en carbone azote qui satisfont, de préférence, la relation : (C + N) < 0,1 %, - la composition de la bande formant l'âme du feuilleté contient moins de 0, d'aluminium, - la composition de la bande d'acier formant l'âme du feuilleté comprend manière optionnelle, moins de 1,5% de cuivre, moins de 1 % de nickel, moins 5% de molybdène. La description qui suit fera bien comprendre l'invention. The other characteristics of the invention are: the laminate is annealed in a static manner or in a defile under an atmosphere containing hydrogen and having a dew point of less than -30 ° C., the laminate is subjected to cold rolling in two steps may comprise an intermediate annealing, the second step being carried out with a higher rolling ratio or equal to 20% of the final thickness envisaged for strip, the thickness of the laminate is between 0.15 mm and 0.4 mm the composition of the web forming the core of the laminate comprises nitrogen carbon contents which preferably satisfy the relationship: (C + N) <0.1%, - the composition of the web forming the core of the laminated contains less than 0, aluminum, - the composition of the steel strip forming the laminate core optionally comprises less than 1.5% copper, less than 1% nickel, minus 5% molybdenum . The following description will make the invention clear.
La figure 1 présente, différents rapports %Cr/%AI et zones de teneurs en chrome et en aluminium préférentielles de l'invention. Figure 1 shows different ratios of% Cr /% AI and preferred chromium and aluminum content areas of the invention.
La figure 2 présente la variation de la dureté de trois feuillards selon l'invention en fonction de la teneur en chrome de leur composition. Figure 2 shows the variation of the hardness of three strips according to the invention as a function of the chromium content of their composition.
La figure 3 présente, pour trois feuillards selon l'invention l'influence du taux de chrome sur la tenue à l'oxydation à 1100 C pour durées supérieures à 400 heures, la tenue à l'oxydation étant matérialisée par le gain de masse des échantillons testés. FIG. 3 shows, for three strips according to the invention, the influence of the chromium level on the oxidation resistance at 1100 C for durations greater than 400 hours, the resistance to oxidation being materialized by the mass gain of samples tested.
La figure 4 présente une série de courbes, caractéristiques de résistance à l'oxydation à l'air à 1050 C pour différents feuillards montrant l'influence du rapport %Cr/%AI sur la résistance à la corrosion. Figure 4 shows a series of curves, characteristics of resistance to air oxidation at 1050 C for different strips showing the influence of% Cr /% AI ratio on the corrosion resistance.
La figure 5 présente la dureté de deux aciers contenant respectivement 15% de chrome et 1$% de chrome et présentant un même rapport Cr/AI. Figure 5 shows the hardness of two steels respectively containing 15% chromium and 1% chromium and having the same ratio Cr / Al.
Le procédé selon l'invention traite de la fabrication d'un feuillard en acier inoxydable ferritique contenant de l'aluminium utilisable notamment pour un support de catalyseur d'échappement de véhicule automobile dans lequel une bande d'acier inoxydable laminée d'une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm de composition suivante 10,5% :9 chromes 20% aluminium < 3% 0,003% < _ carbone < _ 0,06% 0,003% < _ azote < _ 0,04% 0% < _ silicium < _ 0,6% 0% 5 manganèse < 0,6% 0% < _ soufre < _ 0,002% du fer et des éléments résiduels inhérents à la fabrication, est plaquée à froid par exemple entre deux feuilles d'aluminium dont au moins une contient, dans sa composition, des éléments de terres rares dans une proportion comprise entre 0,001 % et 1,0%. On entend par terres rares les éléments : Ce ; La ; Y ; Pr ; Nd ; Gd ; michmétal. Dans un exemple d'application de l'invention, la bande d'acier ferritique est laminée à chaud et à froid jusqu'à une épaisseur inférieure ou égale à 1,5 mm, et soumise à - un recuit d'adoucissement à une température comprise entre 600 C et 1200 C, - un plaquage entre deux feuilles d'aluminium dont la somme des épaisseurs est comprise entre 0,05 fois et 0,32 fois l'épaisseur de la bande de tôle en acier pour l'obtention d'un feuilleté, - un laminage du feuilleté à une épaisseur comprise entre 0,05 mm 0,25 mm pour former un feuillard, - un recuit statique de diffusion du feuillard sous atmosphère contrôlée d'hydrogène avec un point de rosée inférieur à - 30 C, - un laminage de finition du feuillard avec un taux de réduction total supérieur à 20% assurant une rugosité Ra finale inférieure à 0,25 ,um, - le feuillard peut être soumis, en outre, à un recuit final d'adoucissement en continu à une température comprise entre 600 C et 1200 C. The process according to the invention deals with the production of a sheet of ferritic stainless steel containing aluminum which can be used in particular for a motor vehicle exhaust catalyst support in which a strip of rolled stainless steel of a lower thickness or equal to 1.5 mm of the following composition 10.5%: 9 chromiums 20% aluminum <3% 0.003% <_ carbon <0.06% 0.003% <_ nitrogen <0.04% 0% silicon <_ 0.6% 0% 5 manganese <0.6% 0% <_ sulfur <0.002% of the iron and residual elements inherent to the manufacture, is cold-pressed for example between two aluminum foils, at least of which one contains, in its composition, rare earth elements in a proportion of between 0.001% and 1.0%. Rare earth means the elements: Ce; The ; Y; Pr; Nd; Gd; michmétal. In an exemplary application of the invention, the ferritic steel strip is hot rolled and cold rolled to a thickness of less than or equal to 1.5 mm, and subjected to softening annealing at a temperature between 600 C and 1200 C, a plating between two sheets of aluminum whose sum of thicknesses is between 0.05 times and 0.32 times the thickness of the sheet steel strip to obtain a laminate, - laminating of the laminate to a thickness of between 0.05 mm 0.25 mm to form a strip, - static diffusion annealing of the strip under a controlled atmosphere of hydrogen with a dew point of less than -30 C a finishing rolling of the strip with a total reduction ratio of greater than 20% ensuring a final roughness Ra of less than 0.25 μm; the strip may be subjected, in addition, to a continuous continuous softening annealing; at a temperature between 600 C and 1200 C.
Sous une forme de l'invention, le feuilleté, dont l'épaisseur est comprise entre 0,15 mm et 0,4 mm, est laminé à froid, par exemple, en deux étapes, la seconde étape étant effectuée avec un taux de laminage supérieur ou égal de 20% à l'épaisseur finale envisagée pour le feuillard. Après le laminage, l'épaisseur du feuillard obtenu est comprise entre 30 et 50 ,um. Un recuit de diffusion peut éventuellement être effectué entre les deux étapes du laminage à froid. In one form of the invention, the laminate, the thickness of which is between 0.15 mm and 0.4 mm, is cold-rolled, for example, in two stages, the second stage being carried out with a rolling rate. greater than or equal to 20% of the final thickness envisaged for the strip. After rolling, the thickness of the strip obtained is between 30 and 50 μm. Diffusion annealing may optionally be performed between the two cold rolling steps.
Selon l'invention, au moins une feuille d'aluminium contient dans sa composition pondérale des éléments de terres rares dans une proportion comprise entre 0,001 % et 0,5%. According to the invention, at least one aluminum foil contains in its composition by weight rare earth elements in a proportion of between 0.001% and 0.5%.
Après laminage à froid, on recuit le feuilleté de façon à provoquer une diffusion de l'aluminium et des éléments contenus dans l'aluminium, sous une atmosphère d'hydrogène pratiquement pur et ayant un point de rosée inférieur à - 30 C de manière statique ou au défilé. Le feuilleté peut également être recuit sous vide. After cold rolling, the laminate is annealed so as to cause diffusion of the aluminum and the elements contained in the aluminum, under a substantially pure hydrogen atmosphere and having a dew point below -30 C in a static manner or at the parade. The laminate can also be vacuum annealed.
La bande de tôle d'acier ferritique formant l'âme du feuilleté comprend une teneur en chrome inférieur à 20% et de préférence comprise entre 10 et 18,5%. Sous cette forme, la transformation de la bande de tôle est grandement améliorée, comparativement à la transformation d'une tôle d'acier contenant environ 20% de chrome ou plus. The sheet of ferritic steel sheet forming the core of the laminate comprises a chromium content of less than 20% and preferably of between 10 and 18.5%. In this form, the processing of the sheet metal is greatly improved, compared to the processing of a steel sheet containing about 20% chromium or more.
De manière courante, la transformation d'une bande de tôle ne contenant aucun stabilisant du type titane, zirconium ou niobium une teneur en chrome supérieure à environ 1 est rendue difficile par la fragilité due aux carbonitrures de chrome qui se forment dans l'acier de la bande. Currently, the transformation of a sheet metal strip containing no stabilizer of the titanium, zirconium or niobium type with a chromium content greater than about 1 is rendered difficult by the brittleness due to the chromium carbonitrides which are formed in the steel of the band.
Pour améliorer transformation de la bande tôle utilisée pour la fabrication du feuillard selon l'invention, il peut être introduit en outre, dans la composition de ladite tole, des éléments stabilisants, titane, zirconium, niobium pris seuls ou en combinaison, avec une teneur globale inférieure ou égale à 0,6%. To improve the transformation of the sheet metal strip used for the manufacture of the strip according to the invention, it is possible to introduce, in the composition of said sheet, stabilizing elements, titanium, zirconium and niobium, taken alone or in combination, with a content overall less than or equal to 0.6%.
La teneur en aluminium du feuillard, comprise entre et 8% est obtenue de manière aisée, colaminage, en introduisant éléments du type mischmétal dans feuilles d'aluminium plutôt que dans 1e_ bain d'acier d'élaboration de la tole. The aluminum content of the strip, between 8% and 8%, is easily obtained by coiling by introducing mischmetal elements into aluminum foils rather than into the sheet-forming steel bath.
De plus, des eléments d'alliage, comme par exemple le molybdène, forme avec l'oxygène un oxyde du type Mo03 volatil à des temperatures de l'ordre de 1000 C, ce qui nuit à la cohésion de la couche d'oxyde en surface du feuillard. Dans le domaine températures inférieures à 1000 C, le molybdène peut être introduit dans teneurs inférieures à 5%. In addition, alloying elements, such as for example molybdenum, form with oxygen a volatile MoO 3 type oxide at temperatures of the order of 1000 C, which affects the cohesion of the oxide layer. strip surface. In the temperature range below 1000 C, molybdenum can be introduced in contents of less than 5%.
L'aluminium contenu dans l'acier de la bande de tôle piège l'azote pendant l'opération de recuit de diffusion. En effet, dans le cas d'une tôle d'acier ne contenant pas d'aluminium dans sa composition, il a été remarqué que l'azote dudit acier diffuse vers l'interface du feuilleté et se combine avec l'aluminium des feuilles destinees à la diffusion de l'aluminium dans l'acier. Il se forme alors en interface, une couche de nitrure d'aluminium qui est une source de fragilité. The aluminum contained in the sheet metal steel traps the nitrogen during the diffusion annealing operation. Indeed, in the case of a steel sheet not containing aluminum in its composition, it has been observed that the nitrogen of said steel diffuses towards the interface of the laminate and combines with the aluminum of the sheets destined to the diffusion of aluminum in steel. It then forms an interface, a layer of aluminum nitride which is a source of fragility.
La bande d'acier formant l'âme du feuilleté contient de préférence, de l'aluminium dans sa composition pondérale. Ladite bande peut en contenir peu comme, par exemple, moins de 0,5% associé à de l'azote, la teneur en azote étant inférieure à 0,04%. The steel strip forming the core of the laminate preferably contains aluminum in its weight composition. Said strip may contain few such as, for example, less than 0.5% associated with nitrogen, the nitrogen content being less than 0.04%.
L'atmosphère d'hydrogène, avec un point de rosée inférieur à 30 C, favorise l'obtention d'un métal non oxydé et rend possible le laminage du feuillard. Lors du recuit diffusion, la rugosité Ra du feuillard est portée à une valeur de l'ordre du micromètre. The hydrogen atmosphere, with a dew point of less than 30 ° C., makes it possible to obtain a non-oxidized metal and makes it possible to laminate the strip. During diffusion annealing, the roughness Ra of the strip is brought to a value of the order of one micrometer.
Le feuillard peut subir un laminage de finition assurant une rugosité Ra finale inférieure à 0 ,um et de préférence inférieure ou égale à 0,1,vm, le laminage de finition étant suivi, de préférence, d'un recuit final continu. The strip may be finished laminated to provide a final roughness Ra of less than 0 μm and preferably less than or equal to 0.1 μm, the finishing lamination being followed, preferably, by a continuous final anneal.
L'état de surface lisse, favorable aux propriétés d'usage des supports de catalyseur dans les échappements de véhicules automobiles, est obtenu par laminage à froid du feuillard après recuit de diffusion, le taux de réduction du laminage à froid étant supérieur à 20% en utilisant pour les deux dernières passes de laminage rouleaux de laminoir polis. The smooth surface state, favorable to the properties of use of the catalyst supports in motor vehicle exhausts, is obtained by cold rolling of the strip after diffusion annealing, the reduction rate of the cold rolling being greater than 20%. using for the last two rolling passes polished rolling mill rolls.
Le recuit final réalisé entre 700 C et 1200 C et de préférence entre 800 C et 1000 C, est un recuit continu suivi d'un refroidissement rapide avec une vitesse de refroidissement supérieure à 25 C par seconde. Ce recuit permet d'éliminer la fragilité du métal créée lors du recuit de diffusion. The final annealing carried out between 700 ° C. and 1200 ° C. and preferably between 800 ° C. and 1000 ° C. is continuous annealing followed by rapid cooling with a cooling rate greater than 25 ° C. per second. This annealing makes it possible to eliminate the fragility of the metal created during diffusion annealing.
L'état du feuillard obtenu, lissé durant les dernières passes de laminage de finition et comportant rugosité adaptée, de préférence inférieure à 0,1/im, permet d'obtenir une tenue en allongement, en service. The condition of the obtained strip, smoothed during the last finishing rolling passes and having a suitable roughness, preferably less than 0.1 μm, makes it possible to obtain an elongation strength during use.
Dans un exemple réalisation de l'invention, la bande de tôle, en acier contenant dans sa composition pondérale carbone = 0,03 % , chrome = 16 aluminium = 0,4 azote = 0,02 manganèse = 0,4 silicium = 0,5 soufre = 0,0005 titane + zirconium + niobium = 0,3 % et satisfaisant la relation %Ti + %Nb + %Cr < 0,6%, est laminée à chaud et à froid à une épaisseur de 0,5 mm. Après recuit d'adoucissement, on plaque sur la tôle d'acier inoxydable deux feuilles d'aluminium d'épaisseur 50 ,um contenant dans leur composition des éléments de terres rares, cérium et lanthane, dans une proportion de 0,75%, puis on lamine de nouveau jusqu'à une épaisseur de 0,2 mm. Le feuillard obtenu est soumis ensuite à un recuit de diffusion à 900 C pendant 15 heures, en vase clos sous atmosphère d'hydrogène pur avec un point de rosée inférieur à -30 C. Le feuillard est ensuite laminé à une épaisseur finale de 50 ,um sous un taux de réduction de 75% en assurant un état de surface dont rugosité présente un Ra final de 0,08 /im. Le laminage est alors suivi d'un recuit final en continu au défilé à 950 C pendant 40 secondes sous atmosphère d'hydrogène. In an exemplary embodiment of the invention, the sheet metal strip, containing in its carbon weight composition = 0.03%, chromium = 16 aluminum = 0.4 nitrogen = 0.02 manganese = 0.4 silicon = 0, Sulfur = 0.0005 titanium + zirconium + niobium = 0.3% and satisfying the relation% Ti +% Nb +% Cr <0.6%, is hot rolled and cold rolled to a thickness of 0.5 mm. After softening annealing, two sheets of aluminum 50, um thick, containing in their composition rare earth elements, cerium and lanthanum, in a proportion of 0.75%, are plated on the stainless steel sheet. it is rolled again to a thickness of 0.2 mm. The obtained strip is then subjected to diffusion annealing at 900 ° C. for 15 hours, in a closed vessel under a pure hydrogen atmosphere with a dew point of less than -30 ° C. The strip is then rolled to a final thickness of 50. um under a reduction rate of 75% ensuring a surface state whose roughness has a final Ra of 0.08 / im. The rolling is then followed by a final annealing continuous defile at 950 C for 40 seconds in a hydrogen atmosphere.
Le feuillard selon l'invention présente une caractéristique d'allongement sous contrainte thermique en service en fonction du temps d'utilisation à chaud améliorée en comparaison avec une caractéristique d'allongement feuillard de référence du type 20% Cr-5%AI d'un acier élaboré directement aciérie. The strip according to the invention has an in-service thermal stress elongation characteristic as a function of the improved heat-up time compared to a 20% Cr-5% AI type strip elongation characteristic of a steel made directly steel mill.
Comme représenté sur la figure 1, la teneur en chrome comprise entre 10,5% et 16% avec de préférence une teneur inférieure à 15% définit une zone 1 donnant de manière inattendue, des caractéristiques de résistance à la corrosion améliorées. As shown in FIG. 1, the chromium content of between 10.5% and 16%, preferably with a content of less than 15%, defines a zone 1 which unexpectedly gives improved corrosion resistance characteristics.
La zone 1 peut être étendue jusqu'à 18,5% selon l'invention. Zone 1 can be extended up to 18.5% according to the invention.
L'intervalle des teneurs en chrome, associé à un rapport chrome sur aluminium inférieur à 5 assure une résistance à l'oxydation de la tôle colaminée à des températures inférieures à 1100 C en utilisation, sur des supports de catalyseurs. The range of chromium contents, combined with a chromium to aluminum ratio of less than 5, ensures oxidation resistance of the coaminated sheet at temperatures below 1100 C in use on catalyst supports.
La figure 2 présente la variation de la dureté des feuillards selon l'invention en fonction de la teneur en chrome de leur composition. On peut constater l'intérêt de l'usage de feuillards contenant dans leur composition une teneur en chrome réduite. FIG. 2 shows the variation of the hardness of the strips according to the invention as a function of the chromium content of their composition. It can be seen the interest of the use of strips containing in their composition a reduced chromium content.
Dans un test d'oxydation pour des feuillards contenant moins de 20% de chrome comme présenté sur la figure 3, il a été remarqué, pour une durée d'environ 400 heures à 1100 C, que la tenue en oxydation est identique pour différentes teneurs en chrome, la teneur en aluminium étant constante et égale à 5%. Contrairement à l'idée selon laquelle il est nécessaire d'augmenter la teneur en chrome au-dessus de 20% pour améliorer la tenue à la corrosion des feuillards, on remarque que pour un rapport %Cr/%AI inférieur à 5, la résistance à l'oxydation est assurée pour des teneurs en chrome inférieures à 20%. Un taux de chrome plus faible dans la composition de l'acier est avantageux du point de vue de l'élaboration de l'acier, des propriétés mécaniques, et du point de vue économique. In an oxidation test for strips containing less than 20% chromium as shown in FIG. 3, it has been noted, for a duration of about 400 hours at 1100 C, that the oxidation resistance is identical for different grades. in chromium, the aluminum content being constant and equal to 5%. Contrary to the idea that it is necessary to increase the chromium content above 20% to improve the corrosion resistance of the strips, it is noted that for a ratio% Cr /% AI less than 5, the resistance Oxidation is ensured for chromium contents of less than 20%. A lower chromium content in the steel composition is advantageous from the point of view of steel making, mechanical properties, and economics.
Dans un autre test d'oxydation, sur une durée supérieure à 400 heures, et comme présenté sur la figure 3, le feuillard contenant 10,5% de chrome et 5% d'aluminium est, de manière étonnante, plus résistant à l'oxydation à 1100 C que le feuillard contenant 20% de chrome et 5% d'aluminium. In another oxidation test, for a period greater than 400 hours, and as shown in FIG. 3, the strip containing 10.5% chromium and 5% aluminum is, surprisingly, more resistant to oxidation at 1100 C as the strip containing 20% chromium and 5% aluminum.
En résumé, pour obtenir une bonne tenue à l'oxydation à<B>11</B> 00 C pour une durée de plus de 400 heures les relations suivantes doivent être, de préférence, respectées: 450 heures : Cr/AI < 3 550 heures : Cr/AI < 2, le rapport Cr/AI < 2 étant préférable pour des durées et des températures plus importantes. In summary, to obtain a good resistance to oxidation at <B> 11 </ B> 00 C for a duration of more than 400 hours the following relations should preferably be respected: 450 hours: Cr / AI <3 550 hours: Cr / Al <2, the ratio Cr / Al <2 being preferable for longer times and higher temperatures.
Pour obtenir un feuillard ayant une bonne tenue à l'oxydation pour une température de fonctionnement inférieure à 1050 C pendant 400 heures, selon l'invention, il n'est pas nécessaire d'avoir une teneur en aluminium élevée, mais il est important de respecter la relation %Cr/%AI < 5. Un exemple de réalisation du feuillard selon l'invention, matérialisé sur la figure 1 dans la zone 2, est un feuillard contenant dans sa composition de 2% à 3,5% d'aluminium, de 10,5% à 17,5% de chrome et de préférence de 10,5% à 16% de chrome. Ce feuillard peut être élaboré par colaminage selon l'invention et également, par une technique de revêtement de l'aluminium au trempé à chaud avant diffusion ou encore, de manière classique, par une technique de coulée continue de l'acier suivie d'un laminage à chaud de brame et d'un laminage à froid de la tôle obtenue à chaud. To obtain a strip having a good resistance to oxidation for an operating temperature of less than 1050 C for 400 hours, according to the invention, it is not necessary to have a high aluminum content, but it is important to respect the relationship% Cr /% AI <5. An embodiment of the strip according to the invention, shown in Figure 1 in zone 2, is a strip containing in its composition from 2% to 3.5% aluminum from 10.5% to 17.5% chromium and preferably from 10.5% to 16% chromium. This strip can be produced by bonding according to the invention and also by a technique of coating the aluminum by hot dipping before diffusion or, in a conventional manner, by a technique of continuous casting of the steel followed by hot rolling of slab and cold rolling of the hot-formed sheet.
La figure 4 résume l'influence du rapport %Cr/%AI dans le domaine de l'oxydation où le gain de masse dû à l'oxydation à l'air en fonction du temps pour une température de 1050 C, décroît avec le rapport %Cr/%AI. Figure 4 summarizes the influence of the ratio% Cr /% AI in the field of oxidation where the weight gain due to air oxidation as a function of time for a temperature of 1050 C, decreases with the ratio % Cr / AI%.
II a été testé les feuillards 1 à 6 selon l'invention et les feuillards 8 à 10 de comparaison dont les compositions sont présentées sur le tableau 1 suivant
Strips 1 to 6 according to the invention were tested and strips 8 to 10 for comparison, the compositions of which are shown in Table 1 below.
Tableau <SEP> 1
<tb> Feuil. <SEP> Cr/AI <SEP> Cr <SEP> si <SEP> Mn <SEP> AI <SEP> Ti <SEP> p <SEP> Nb <SEP> C <SEP> N <SEP> S <SEP> ppm <SEP> Terres
<tb> rares
<tb> 1 <SEP> 4,4 <SEP> 15,0 <SEP> 0,27 <SEP> 0,29 <SEP> 3,4 <SEP> - <SEP> 0,013 <SEP> 0,16 <SEP> 0,01 <SEP> 0,006 <SEP> 5 <SEP> 0,033
<tb> 2 <SEP> 2,6 <SEP> 15,0 <SEP> 0,26 <SEP> 0,29 <SEP> 5,8 <SEP> - <SEP> 0,013 <SEP> 0,14 <SEP> 0,013 <SEP> 0,007 <SEP> 3 <SEP> 0,043
<tb> 3 <SEP> 2,8 <SEP> 15,03 <SEP> 0,50 <SEP> 0,27 <SEP> 5,3 <SEP> - <SEP> 0,012 <SEP> 0,29 <SEP> 0,017 <SEP> 0,006 <SEP> 1 <SEP> 0,037
<tb> 4 <SEP> 1,9 <SEP> 10,5 <SEP> <B>0</B>,50 <SEP> 0,27 <SEP> 5,5 <SEP> - <SEP> 0,012 <SEP> 0,28 <SEP> 0,014 <SEP> 0,005 <SEP> 1 <SEP> 0,266
<tb> 5 <SEP> 4,1 <SEP> 20,0 <SEP> 0,50 <SEP> 0,26 <SEP> 4,9 <SEP> - <SEP> 0,013 <SEP> 0,25 <SEP> 0,013 <SEP> 0,005 <SEP> 1 <SEP> 0,468
<tb> 6 <SEP> 4,26 <SEP> 18,3 <SEP> 0,28 <SEP> 0,27 <SEP> 4,4 <SEP> - <SEP> 0,012 <SEP> 0,153 <SEP> 0,010 <SEP> 0,006 <SEP> 4 <SEP> 0,032
<tb> 8 <SEP> 9 <SEP> 18,0 <SEP> 0,30 <SEP> 0,26 <SEP> 2,0 <SEP> - <SEP> 0,012 <SEP> 0,157 <SEP> 0,013 <SEP> 0,007 <SEP> 5 <SEP> 0,032
<tb> 9 <SEP> 5,3 <SEP> 18,1 <SEP> 0,30 <SEP> 0,27 <SEP> 3,4 <SEP> - <SEP> 0,12 <SEP> 0,157 <SEP> 0,013 <SEP> 0,006 <SEP> 5 <SEP> 0,032
<tb> 10 <SEP> 5,1 <SEP> 15,3 <SEP> 0,30 <SEP> 0,34 <SEP> 3,0 <SEP> 0,06 <SEP> 0,014 <SEP> - <SEP> 0,011 <SEP> 0,008 <SEP> 6 <SEP> 0,034 Le tableau 2 présente le résultat de test à l'oxydation sous air pour aciers présentés sur le tableau 1, le X signifiant une bonne tenue à l'oxydation, 0 signifiant une mauvaise tenue à l'oxydation.
Table <SEP> 1
<tb> Feuil. <SEP> Cr / AI <SEP> Cr <SEP> if <SEP> Mn <SEP> AI <SEP> Ti <SEP> p <SEP> Nb <SEP> C <SEP> N <SEP> S <SEP> ppm <SEP> Lands
<tb> rare
<tb> 1 <SEP> 4,4 <SEP> 15,0 <SEP> 0,27 <SEP> 0,29 <SEP> 3,4 <SEP> - <SEP> 0,013 <SEP> 0,16 <SEP > 0.01 <SEP> 0.006 <SEP> 5 <SEP> 0.033
<tb> 2 <SEP> 2.6 <SEP> 15.0 <SEP> 0.26 <SEP> 0.29 <SEP> 5.8 <SEP> - <SEP> 0.013 <SEP> 0.14 <SEP > 0.013 <SEP> 0.007 <SEP> 3 <SEP> 0.043
<tb> 3 <SEP> 2.8 <SEP> 15.03 <SEP> 0.50 <SEP> 0.27 <SEP> 5.3 <SEP> - <SEP> 0.012 <SEP> 0.29 <SEP > 0.017 <SEP> 0.006 <SEP> 1 <SEP> 0.037
<tb> 4 <SEP> 1.9 <SEP> 10.5 <SEP><B> 0 </ B>, 50 <SEP> 0.27 <SEP> 5.5 <SEP> - <SEP> 0.012 <MS> 0.28 <SEP> 0.014 <SEP> 0.005 <SEP> 1 <SEP> 0.266
<tb> 5 <SEP> 4.1 <SEP> 20.0 <SEP> 0.50 <SEP> 0.26 <SEP> 4.9 <SEP> - <SEP> 0.013 <SEP> 0.25 <SEP > 0.013 <SEP> 0.005 <SEP> 1 <SEP> 0.468
<tb> 6 <SEP> 4.26 <SEP> 18.3 <SEP> 0.28 <SEP> 0.27 <SEP> 4.4 <SEP> - <SEP> 0.012 <SEP> 0.153 <SEP> 0.010 <SEP> 0.006 <SEP> 4 <SEP> 0.032
<tb> 8 <SEP> 9 <SEP> 18.0 <SEP> 0.30 <SEP> 0.26 <SEP> 2.0 <SEP> - <SEP> 0.012 <SEP> 0.157 <SEP> 0.013 <SEP > 0.007 <SEP> 5 <SEP> 0.032
<tb> 9 <SEP> 5.3 <SEP> 18.1 <SEP> 0.30 <SEP> 0.27 <SEP> 3.4 <SEP> - <SEP> 0.12 <SEP> 0.157 <SEP > 0.013 <SEP> 0.006 <SEP> 5 <SEP> 0.032
<tb> 10 <SEP> 5.1 <SEP> 15.3 <SEP> 0.30 <SEP> 0.34 <SEP> 3.0 <SEP> 0.06 <SEP> 0.014 <SEP> - <SEP > 0.011 <SEP> 0.008 <SEP> 6 <SEP> 0.034 Table 2 presents the result of the oxidation test under air for steels presented in Table 1, the X meaning a good resistance to oxidation, 0 meaning a poor resistance to oxidation.
Tableau <SEP> 2
<tb> feuillards <SEP> 1050 C, <SEP> 400h <SEP> 11000C,400h <SEP> 1100<B>0</B> <SEP> C,450h
<tb> 1 <SEP> X <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 2 <SEP> X <SEP> X <SEP> X
<tb> 3 <SEP> X <SEP> X <SEP> X
<tb> 4 <SEP> X <SEP> X <SEP> X
<tb> 5 <SEP> X <SEP> X <SEP> 0
<tb> 6 <SEP> X <SEP> X <SEP> 0
<tb> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 9 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 10 <SEP> 0 <SEP> O <SEP> 0 En comparant les feuillards 1 à 6 selon l'invention et les feuillards 8 à de comparaison, nous constatons que le feuillard 1 avec une teneur en chrome de 15% présente une meilleure résistance à l'oxydation à 1050 C que le feuillard 8 avec une teneur en chrome de 18%. On remarque que dans la composition feuillard le rapport %Cr/%AI < 5 n'est pas respecté. Table <SEP> 2
<tb> strips <SEP> 1050 C, <SEP> 400h <SEP> 11000C, 400h <SEP> 1100 <B> 0 </ B><SEP> C, 450h
<tb> 1 <SEP> X <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 2 <SEP> X <SEP> X <SEP> X
<tb> 3 <SEP> X <SEP> X <SEP> X
<tb> 4 <SEP> X <SEP> X <SEP> X
<tb> 5 <SEP> X <SEP> X <SEP> 0
<tb> 6 <SEP> X <SEP> X <SEP> 0
<tb> 8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 9 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 10 <SEP> 0 <SEP> O <SEP> 0 Comparing the strips 1 to 6 according to the invention and the strips 8 to comparison, we find that the strip 1 with a chromium content of 15% present a better oxidation resistance at 1050 C than the strip 8 with a chromium content of 18%. Note that in the strip composition the ratio% Cr /% AI <5 is not respected.
feuillards 1 et 6 selon l'invention présentent un même rapport %Cr/%AI d'environ 4,3 et aussi un même comportement à l'oxydation à 1 comme matérialisé sur la figure 4. Cependant, comme présenté sur la figure dureté ces aciers est très différente, le dureté du feuillard contenant 1 chrome etant plus faible que la dureté du feuillard contenant 18% de chrome. strips 1 and 6 according to the invention have the same ratio% Cr /% AI of about 4.3 and also the same oxidation behavior to 1 as shown in Figure 4. However, as shown in Figure hardness these steels is very different, the hardness of the strip containing 1 chromium being lower than the hardness of the strip containing 18% of chromium.
Le feuillard selon l'invention peut être utilisé, d'une part, pour les supports de catalyseur mais également en tant que résistance électrique comme, exemple, de préchauffage de catalyseur.The strip according to the invention can be used, on the one hand, for the catalyst supports but also as electrical resistance, for example, catalyst preheating.
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