FR2853668A3 - Tole fine en acier bas carbone et tres bas aluminium, notamment pour emballage, et son procede d'obtention - Google Patents

Abstract

L'acier de cette tôle apte à l'emballage comporte une teneur en aluminium inférieure à 0,002 %, et une teneur en silicium supérieure à 0,015 %. Cette très basse teneur en aluminium permet d'éviter la formation d'inclusions d'alumine dures qui perturbent habituellement la coulée. La désoxydation de l'acier est prise en charge par le silicium qui forme des inclusions de silico-aluminates de manganèse qui restent liquides à la température de coulée. Le maintien des caractéristiques mécaniques de l'acier est obtenu par la mise en oeuvre d'un recuit continu à une température réduite de 650 °C environ à peine, soit de 30°C voire plus en dessous de la pratique habituelle.

Description

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TOLE FINE EN ACIER BAS CARBONE ET TRES BAS ALUMINIUM, NOTAMMENT POUR EMBALLAGE, ET SON PROCEDE D'OBTENTION La présente invention concerne les aciers bas carbone contenant très peu d'aluminium total (dissous et précipité), notamment les aciers pour emballage.

Dans le domaine des aciers pour emballage, tel que la fabrication de boitesboissons, on cherche classiquement à obtenir des caractéristiques de déformation élevées du métal qui permettent par exemple de soumettre les flans découpés dans la tôle de départ à des opérations d'emboutissage profond ou très profond, sans déchirure 10 du flan, ni formation de plis ou d'autres défauts conséquents sur la résistance mécanique de l'emballage, nuisibles à son esthétique, ou incompatibles avec la mise en oeuvre du traitement de déformation plastique.

Ce problème est d'autant plus important pour le fabricant de tôle, que l'on vise par ailleurs à obtenir des épaisseurs de tôle de plus en plus faibles. De très fines 15 épaisseurs tendent en effet naturellement à fragiliser le métal lors de l'emboutissage, même si on a pris soin de le radoucir convenablement lors du passage au recuit continu après son laminage à froid final. De plus, elles sont source d'apparition de défauts qui peuvent, non seulement conduire à un taux de rebut important des boites fabriquées, mais aussi perturber la fabrication en cours d'emboutissage. Par exemple, on cherche 20 désormais à fabriquer des boites-boisson à partir de flans de tôle de moins de 0,20 mm d'épaisseur, ou même moins de 0,18 mm. Lorsque des flans si minces sont amenés à s'étirer fortement lors de l'emboutissage, pour finalement obtenir des épaisseurs dans certaines régions de la feuille de moins de un dixième de mm, des défauts (inclusions non-métalliques,...) même petits dans l'acier de départ prennent une importance 25 considérable et constituent des zones affaiblies propres à dégénérer en fissures ou déchirures.

Il est donc particulièrement important d'utiliser des aciers ne risquant pas de présenter de tels défauts.

Actuellement, on utilise classiquement des aciers à bas ou très bas carbone, 30 c'est-à-dire ayant une teneur pondérale en carbone inférieure à 0,05 %. Typiquement, un acier de ce type, destiné à la fabrication de boites-boisson par emboutissage profond et repassage des parois, classiquement appelé acier "DWI" (de l'anglais "Drawing and Wall-Ironing") , comprend environ 0,002 % de carbone, 0,2 % de manganèse et moins de 300 ppm d'aluminium total pour une teneur résiduelle en oxygène dissous de 6 ppm 35 environ, en oxygène total de 40 ppm.

Au cours de leur élaboration à l'état liquide, ces aciers sont fortement désoxydés à l'aluminium. Il est rappelé que cette étape de désoxydation intervient dans le processus d'élaboration après une décarburation en poche sous vide par formation de CO gazeux, destinée à obtenir un bas ou très bas carbone, ce qui nécessite de maintenir dans le bain métallique une teneur en oxygène élevée. Pour réduire ensuite cette teneur en oxygène, on désoxyde l'acier à l'aide d'aluminium ajouté, ce qui permet de faire passer l'oxygène dissous de 400 ppm environ à quelques de ppm à peine (l'oxygène total passant de 450 ppm à quelques dizaines de ppm).

Dans l'acier ainsi calmé, la majorité de l'oxygène subsistant au moment de la coulée est sous forme d'inclusions d'alumine (AI203) solides à la température de coulée (de l'ordre de 1550'C). Il est bien connu que ces inclusions d'alumine gênent souvent la coulée en adhérant à la paroi intérieure des busettes de coulée, o elles provoquent des bouchages perturbant la régularité de l'opération. Lors des interventions de l'opérateur 10 pour déboucher la busette, malgré toutes les précautions prises, il y a inévitablement entraînement dans le métal liquide d'amas inclusionnaires durs, plus ou moins volumineux, solides à la température de coulée. Ces amas sont difficilement déformés lors des phases de laminage ultérieures et, de ce fait, sont souvent à l'origine de défauts dans les tôles finales, et donc de déclassement.

La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes. Elle vise particulièrement à fournir des tôles d'acier bas carbone pour emballages, de faible épaisseur, ne présentant pas de défauts conséquents d'origine inclusionnaire. Elle vise notamment à fournir un acier à coulabilité améliorée, présentant peu de risque d'engraissement des busettes de coulée. Elle vise aussi à fournir un acier qui, une fois 20 laminé, ne présente pas de défauts rédhibitoires pour être soumis à des déformations importantes lors d'opérations d'emboutissage profond et de formage, telles que celles subies lors de fabrication de boites-boisson.

Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une tôle fine en acier pour emballage obtenue après laminage à froid et passage en recuit continu, caractérisée en 25 ce que ledit acier comprend, en pourcentages pondéraux par rapport au fer, une teneur en aluminium inférieure à 0,002 % (et de préférence inférieure à 0,001%) et en silicium supérieure à 0, 015 %, et en ce qu'elle a été soumise à une opération de recuit continu à basse température, de l'ordre de 650 'C environ.

L'invention concerne également un emballage en acier obtenu par emboutissage 30 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir d'une tôle selon la définition donnée ci-dessus.

Préférentiellement, l'acier selon l'invention, outre du fer et les résiduels inévitables venant de l'élaboration à l'état liquide, répond au moins à l'analyse suivante: C <0,02 %, 0,15 % <Mn <0,25%, 0,015 % < Si <_ 0,03 %, et moins de 20 ppm d'Al (et de préférence encore moins de 10 ppm).

L'invention a également pour objet un procédé d'obtention d'une telle tôle dans lequel on élabore à l'état liquide un acier selon la définition donnée ci-dessus, que l'on coule en continu et que l'on lamine ensuite à chaud sous forme d'une bande puis à froid sous forme d'une tôle fine avant de la soumettre à un recuit en continu caractérisé en ce que l'on mène l'opération de recuit continu s'opère à basse température, réduite autour de 650 0C environ.

Dans une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, lors de l'élaboration dudit acier à l'état liquide on le traite en poche de postaffinage avec un laitier à propriété acide, de préférence à base de SiO2AI203-CaO avec une proportion pondérale de SiO2 comprise entre 20 et 50 %.

Comme on l'aura sans doute compris, l'idée de base de l'invention consiste en la conception d'un nouvel acier bas carbone pour emballage, avec le moins d'aluminium possible et présentant une bonne propreté inclusionnaire ainsi que les mêmes caractéristiques techniques que les aciers classiquement utilisés pour ces applications.

On distinguera deux aspects importants de l'invention, complémentaire l'un de l'autre. D'une part, un calmage de l'acier, non pas à l'aluminium, mais au silicium de sorte à obtenir des inclusions de silico-aluminates de manganèse. D'autre part, l'obtention de caractéristiques mécaniques similaires à celles d'un DWI standard par la mise en oeuvre d'un recuit continu à basse température, autour de 650 'C, guère au delà. 15 Pour une meilleure clarté de l'exposé qui va suivre, on débutera par une définition de la nouvelle nuance d'acier avant de décrire la thermique appliquée pour obtenir les caractéristiques mécaniques désirées.

La nuance d'acier selon l'invention comprend une teneur en aluminium très basse, de moins de 20 ppm, et de préférence de moins de 10 ppm afin d'éviter la 20 formation d'inclusions d'alumine. La désoxydation finale de l'acier sera ainsi prise en charge par le silicium dont la teneur résiduelle est portée jusqu'au delà de 0,015 %, nommément entre 0,015 et 0,030 % par exemple.

Cette teneur minimale de silicium permet de former, avec les autres composants classiques des aciers à bas ou très bas carbone, à savoir essentiellement le manganèse et 25 l'aluminium résiduel, des inclusions de silico-aluminates et des silicates de manganèse.

La majeure partie de ces inclusions se forment lors de la solidification du métal après coulée en demi-produits, et celles qui se sont déjà formées antérieurement, dans le métal liquide, ont la particularité avantageuse d'être encore liquides à la température de coulée. Ces inclusions de silico-aluminates de manganèse se forment alors au détriment 30 des inclusions dures et à plus haut point de fusion, notamment les inclusions à base d'alumine, qui provoquent les difficultés de coulabilité mentionnées préalablement. Il en résulte que, lors de la coulée, les risques d'engraissement des parois réfractaires et des busettes de coulée sont considérablement réduits, ce qui diminue corrélativement la présence de macro-inclusions également pré-mentionnées. De plus, ces silico35 aluminates de manganèse sont soit liquides soit suffisamment déformables plastiquement à la température du laminage à chaud ultérieur. En conséquence, non seulement les inclusions présentes dans l'acier selon l'invention sont de plus petites dimensions que les macro-inclusions, mais de surcroît la déformation plastique à chaud lors du laminage tend à étirer ces inclusions (qui, sur métal brut de coulée, sont de forme générale sphérique) jusqu'à former des sortes de filaments suffisamment fins pour finalement être fragmentés en fin de laminage à froid, ou lors des déformations plastiques auxquelles la tôle d'acier obtenue peut être soumise ultérieurement. Bien que les inclusions soient alors solidifiées, elles sont de très petites dimensions et en quelque 5 sorte diffuses dans l'acier, et ne constituent plus alors de menaces de points d'amorçages de fissures ou ruptures.

Avec une teneur de 0,02 % de Si dans l'acier, les inclusions sont typiquement globulaires de dimensions comprises entre 1 et 30 Ilm, formées essentiellement de SiO2 et MnO, chacun de ces oxydes participant pour 30 à 45 % environ, le solde étant de 10 l'alumine (A1203) typiquement de 4 à 35% et les traces habituelles d'oxydes de calcium (CaO), de magnésium (MgO) et de fer (FeO) (de 3 à 9 % environ en tout), les pourcentages indiqués étant relatifs à l'ensemble de la population inclusionnaire.

De plus, la basse teneur en aluminium de la nuance d'acier selon l'invention autorise, comme nous le verrons plus loin, l'utilisation préférentielle d'un laitier acide en 15 lieu et place du laitier utilisé habituellement lors de l'élaboration des DWI. Un tel laitier possède en effet des propriétés Théologiques intéressantes puisqu'il reste vitreux lors de la mise en forme du métal, donc facilement déformable.

Mais l'obtention de cette propreté inclusionnaire interne resterait sans intérêt pratique réel si la tôle obtenue ne conservait pas une capacité d'emboutissage au moins 20 équivalente à celle des tôles habituelles pour emballage, de qualité dite "DWI" standard.

C'est la raison pour laquelle, conformément à une seconde caractéristique essentielle de l'invention, on baisse à environ 650'C la température de recuit de la bande dans sa dernière phase d'élaboration. C'est précisément grâce à la très faible teneur en AI de l'acier que cette diminution, d'une trentaine de degrés Celsius environ de la 25 température de recuit habituelle, procure une diminution corrélative sensible de la taille du grain, qui sinon pourrait poser des difficultés de réglage des outils d'emboutissage en raison notamment de variations de taille de grains quand celle ci est en moyenne élevée.

En effet, les transformateurs exigent des aciers pour emballage qui leur sont livrés une grande régularité de comportement quelque soit l'endroit de poinçonnage du 30 flan dans la tôle afin de pouvoir satisfaire aux obligations de productivité liées à l'outil d'emboutissage. Les cadences de fabrication des presses d'emboutissage sont en effet si élevées de nos jours (de 50 à 300 coups par minute) que la productivité est sensible au moindre enrayage demandant une intervention manuelle. Il est donc impératif de livrer une tôle ayant des caractéristiques mécaniques et Théologiques homogènes tout du long. 35 Dans le cadre des procédés d'emboutissage-repassage, les qualités rhéologiques recherchées de l'acier sont une anisotropie plane (Ar) proche de 0 en liaison avec un coefficient d'anisotropie (r) élevé. Or, comme on le verra plus loin, le coefficient d'anisotropie r est un paramètre particulièrement sensible à la teneur en aluminium lorsque celle-ci est très faible. De fait, avec les traitements thermiques habituels, il a été constaté une dispersion intra-bobine de cette caractéristique telle qu'elle interdisait l'emploi d'une telle nuance dans l'industrie.

La mise au point d'un traitement thermique adapté à la nuance d'acier selon l'invention permet à cet acier de retrouver une homogénéité de comportement avec des caractéristiques mécaniques et Théologiques standard dans les applications visées.

Selon un autre aspect de l'invention, l'élaboration de l'acier en poche de postaffinage s'opère de préférence, non plus avec le classique laitier basique habituellement employé pour les nuances DXWI calmé à l'aluminium, mais avec un laitier au contraire acide. On sait en effet que le laitier de poche utilisé lors de l'élaboration d'un DWI 10 calmé à l'aluminium via un réacteur de post-affinage sous vide, tel qu'un RH, est un laitier à base de CaO-AI203 plus ou moins oxydé. Ce laitier peut-être chimiquement modifié ensuite lorsqu'il passe dans le répartiteur de l'installation de coulée continue lors des changements de poches. Son inévitable entraînement dans le métal coulé est ainsi à l'origine de défauts de type "bords cassés" sur le flan embouti. Dans ces défauts, on 15 retrouve des aluminates de calcium provenant de la réduction du laitier de poche (ou de répartiteur) par l'aluminium du métal. Si, pour la mise en oeuvre de l'invention, on opte cette fois en faveur d'un laitier acide, à base de SiO2-AI203-CaO, (contenant disons, de 20 à 50% de silice en poids, et de préférence entre 30 et 40%, et éventuellement quelques pour-cents d'oxydes de fer et de manganèse) celui ci ne sera pas réduit par le 20 métal puisque ce dernier est quasiment dépourvu d'aluminium. On bénéficiera alors des caractéristiques Théologiques intéressantes propre à un tel laitier qui restera vitreux lors des opérations de mise en forme finale du métal (inclusions entièrement déformables, etc...).

L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages ressortiront plus 25 clairement au vu de la description qui suit donnée, à titre d'exemple, en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles: - les figures 1 et 2 sont des graphiques représentant à titre comparatif l'évolution de la population inclusionnaire lors de la solidification, respectivement pour un acier de composition selon l'art antérieur calmé à l'aluminium (figure 1), et pour un acier selon 30 l'invention (figure 2).

- la figure 3 illustre également à titre comparatif la répartition des phases inclusionnaires (PhI) selon leur composition dans le cas d'un acier à très basse teneur en aluminium sans silicium (Barre 1) et dans le cas d'un acier selon l'invention, avec 200 ppm de silicium (Barre II).

- la figure 4 est un diagramme illustrant la composition des inclusions obtenue lors d'essais expérimentaux; - la figure 5 est un graphe montrant l'influence de la teneur en aluminium total de l'acier sur le coefficient d'anisotropie "r" de la tôle fine à emboutir obtenue après recuit.

On rappelle au besoin que ce coefficient "r" représente l'aptitude du métal à se déformer sans trop s'amincir lors de l'emboutissage.

- la figure 6 est un graphe montrant la variation de ce coefficient d'anisotropie "r" en fonction de la taille du grain de la tôle, taille exprimée ici en nombre moyen (Nb) de grains comptés par mm2 de surface de tôle; - la figure 7 est un graphe montrant l'influence de la température de recuit Trc au recuit continu sur la taille de grains Nb.

Sur les figures 1 et 2, on a représenté en superposition l'évolution de la fraction liquide (FML)de l'acier en cours de coulée, en fonction de la température (T en 'C), ainsi que l'évolution du taux d'oxygène inclusionnaire (Oincl.), sous forme de différents 10 oxydes résultant de l'oxydation partielle des composants de l'acier.

La figure 1 correspond au cas d'un acier selon l'art antérieur, calmé à l'aluminium de manière classique, et ayant la composition suivante: 0,002 % de C, 0,2% de Mn, 150 ppm d'Al total, et 40 ppm d'oxygène total.

La figure 2 correspond au cas d'un acier selon l'invention, à bas aluminium, et 15 ayant la composition suivante: 0,002 % de C, 0,2% de Mn, 0,02% de Si, 8 ppm d'Al total, et 95 ppm d'oxygène total. La solidification démarre aux environs de 15350C et s'achève vers 15250C.

En premier lieu, on va rappeler l'origine et la fonction des différents composants retrouvés dans un acier classique pour emballage à très bas carbone.

La diminution de la teneur en carbone, obtenue par oxydation en convertisseur puis en poche sous vide, conduit à une quantité d'oxygène dissous relativement importante. Pour diminuer cette teneur en oxygène, on ajoute classiquement de l'aluminium qui capte cet oxygène sous forme d'alumine A1203 qui, pour partie, décante en surface. On peut observer sur la figure 1 que l'alumine (plage A) est pratiquement 25 entièrement déjà précipitée aux températures de coulée de l'acier, sous forme d'inclusions qui contiennent la quasi-intégralité de l'oxygène restant dans l'acier. On notera incidemment que, du fait d'une très basse teneur en carbone, la température de transformation de phase TAr3 de l'alliage tend à être plus élevée. L'ajout d'un élément gammagène, comme le manganèse, permettra de rabaisser cette température de 30 transformation à moins de 800'C, favorisant ainsi le laminage à chaud ultérieur en phase austénitique, la transformation de phase de l'acier n'intervenant alors que lors du refroidissement après laminage.

Dans le cas de l'acier conforme à l'invention, la quantité d'inclusions d'alumine précipitée est nettement plus faible que dans le cas de l'acier selon l'art antérieur. Ceci 35 est obtenu par une teneur en aluminium total notablement réduite, puisque passant de à 8 ppm environ, ces valeurs n'étant données qu'à titre illustratif. Le très bas taux d'aluminium conduit corrélativement à une moindre désoxydation et donc à une teneur en oxygène total dans l'acier coulé plus élevée, comme on le peut le constater sur la partie droite de la figure 2. Cet oxygène est présent sous forme de différents oxydes, comprenant notamment les inclusions d'alumine déjà formées dans l'acier encore liquide (plage A), et des inclusions de silicates de manganèse (plage B) et de silico-aluminates de manganèse (plage C), précipitées au cours de la solidification et du refroidissement ultérieur.

L'ajout de silicium dans l'acier selon l'invention a en particulier un effet compensatoire de la diminution de l'aluminium, puisqu'il permet de capter aussi une part de l'oxygène dissous. De plus, et de manière particulièrement intéressante, en situation de bas aluminium et en présence de silicium en quantité suffisante, il se produit un équilibre qui fait que, malgré la prédominance réductrice de l'aluminium, 10 l'effet du silicium contrebalance celui de l'aluminium pour finalement former des silicoaluminates de manganèse (plage C) qui utilisent tout l'aluminium subsistant après précipitation de l'alumine. Une fois tout l'aluminium ainsi complexé, le reste de l'oxygène dissous est capté par le silicium et le manganèse sous forme de silicate de manganèse, comme on le voit bien sur la figure 2 (plage B)..

La formation de silico-aluminates de manganèse (plage C) est particulièrement intéressante parce que la précipitation de ce composé est plus tardive que celle des oxydes métalliques respectifs correspondants. Comme on peut le voir sur le diagramme de la figure 4, une composition inclusionnaire conforme à l'invention, sensiblement à parité entre la silice et l'oxyde de manganèse, et avec peu d'alumine, se situe sur ledit 20 diagramme dans la zone définie par le tracé repéré par la flèche. Il a été constaté que des inclusions correspondant à ce domaine sont encore liquides à des températures relativement basses de l'ordre de 1100 ou 1200'C, alors que les températures de fusion de chaque composant A1203, SiO2, et MnO sont nettement plus élevées.

Ainsi, à des températures proches de la température de coulée et de la solidifica25 tion de l'acier, les inclusions de silico-aluminate de manganèse sont liquides, de forme sphérique, et, présentes en nombre limité, n'ont pas tendance à se développer ou coalescer, contrairement aux inclusions d'alumine trouvées dans les aciers selon la pratique antérieure qui non seulement sont déjà solides à ces températures, mais de plus tendent à s'agglutiner et donc à augmenter de taille apparente. Les inclusions de l'acier 30 selon l'invention restent de petite taille parce qu'elles se forment lors de la solidification de l'acier coulé, et en conséquence ne provoquent ni bouchages de busette ni accrochages aux réfractaires, supprimant ainsi les inconvénients de coulabilité des aciers calmés à l'aluminium selon l'art antérieur. De plus, ces petites inclusions sont aisément piégeables au front de solidification lors de la solidification de l'acier alors 35 qu'elles sont encore liquides. Il n'y a donc pas de risque qu'elles puissent se développer ultérieurement lors de leur propre solidification, contrairement à ce qui se passe pour les inclusions d'alumine des aciers selon l'art antérieur.

En résumé, la présence de silicium en quantité suffisante associée à une basse teneur en aluminium, dans l'acier selon l'invention, a plusieurs effets particulièrement favorables: - d'une part, l'effet réducteur du silicium permet de limiter la teneur en oxygène en solution et donc de réduire corrélativement la teneur en aluminium nécessaire à la désoxydation, ce qui se traduit par une réduction notable des inclusions d'oxydes solides 5 précipitées à haute température et présentes dans le répartiteur à la température de coulée, - également, la présence de silicium, plus réducteur que le manganèse, modère la tendance, résultant d'un taux résiduel d'oxygène dissous plus élevé que dans des aciers à aluminium plus élevé, à former des oxydes de manganèse qui, en se combinant avec 10 l'alumine, forment des inclusions dures. Autrement dit, les inconvénients d'un taux d'oxygène dissous relativement élevé, consécutif à un très bas taux d'aluminium, sont contrebalancés par le silicium qui, en quantité relativement élevée, à savoir au moins 0,015 %, supplante le manganèse eu égard à la réaction avec l'oxygène; - et, d'autre part, les précipitations d'oxydes composés formés dans l'acier selon 15 l'invention ont lieu plus tardivement lors de la solidification et du refroidissement du métal, ce qui contribue à empêcher leur croissance.

Par ailleurs, du fait de la basse température de cristallisation des inclusions de silico-aluminates de manganèse, ces inclusions sont ramenées à un état plastique lors du réchauffage avant laminage à chaud. De ce fait, lors du laminage, les inclusions peuvent 20 être déformées et étirées et en conséquence passer d'une forme sensiblement sphérique à une forme filamenteuse de très faible section, alors que les inclusions d'alumine ou autres oxydes dans les aciers antérieurs restent solides et dures et ne se déforment pas lors du laminage, et constituent par la suite des points d'amorce de défauts qui seront révélés ultérieurement par exemple lors d'opérations d'emboutissage profond étirant 25 fortement le métal. Contrairement à cela, les inclusions contenues dans l'acier selon l'invention, déjà fortement étirées lors du laminage du fait de leur capacité de déformation plastique à la température du laminage à chaud, se retrouvent solides dans l'acier refroidi mais de très petites dimensions, aptes à se fragmenter lors d'étirement d'emboutissage, en ne formant que de très petits restes d'inclusions solides, ne 30 perturbant pas les déformations d'ensemble du métal fortement déformé plastiquement.

A titre de complément sur les effets de la présence de silicium en teneur supérieure au minimum de 0,015 %, on pourra observer sur la figure 3 les différences très sensibles des différentes phases inclusionnaires respectivement en absence de silicium et en présence de silicium à hauteur de 0,02 %, la composition étant par ailleurs 35 la même que selon l'invention, à l'exception donc de la teneur en silicium. On constatera aisément, grâce à l'introduction de silicium, la disparition de manganow stite (MnOFeO), et d'alumine et de spinelles solides au profit d'inclusions d'oxydes liquides à cette température, constitués par des silico-aluminates de manganèse et de silicate de manganèse précipitant à la solidification du métal.

Eu égard à l'effet bénéfique du silicium sur la formation retardée d'inclusions lors du refroidissement de l'acier, la teneur maximale en silicium n'a pas d'incidence marquante. La teneur maximum en silicium résulte donc d'autres considérations parmi lesquelles le souci connu d'éviter une augmentation de la sensibilité à la corrosion de l'acier, à rencontre de laquelle on a avantage à demeurer au plus égal à 0,03 %.

On se porte à présent conjointement sur les figures 5, 6 et 7 qui ont trait toutes trois aux caractéristiques physiques de la tôle fine pour emballage obtenue à partir d'un tel acier après passage au recuit continu, dont la fonction première est de restaurer un certain adoucissement apte à l'emboutissage ultérieur que l'acier avait dû abandonner en 10 héritant du raidissement propre au laminage à froid préalable nécessaire à l'obtention de fines épaisseurs.

La diminution de la teneur en aluminium selon l'invention va modifier les caractéristiques techniques de l'acier et en particulier va augmenter la valeur de son coefficient d'anisotropie r jusqu'à des valeurs de 1,8 à 1, 9. Il est rappelé à titre 15 comparatif que le coefficient d'anisotropie d'un DWI standard se situe autour de 1,6. En fait, une augmentation de r est plutôt un atout dans le cadre des aciers pour emboutissage puisque ce coefficient représente le rapport entre la déformation en largeur et la déformation en épaisseur de l'acier. Il permet donc de déterminer la capacité de la tôle à subir l'importante déformation plastique résultant de l'opération 20 d'emboutissage sans trop s'amincir. En fait, comme le montre la figure 5, cette augmentation est d'autant plus rapide que la teneur en aluminium devient inférieure à 0,02 %. On peut donc conclure que plus la teneur en aluminium est faible, plus le coefficient d'anisotropie est sensible à toute variation de cette valeur. Or, à des concentrations aussi faibles d'aluminium que celles mises en oeuvre par l'invention, il y 25 a un. risque non négligeable de variations de cette concentration, certes minimes, dans l'acier. Ce phénomène a été constaté en laboratoire o des mesures de l'anisotropie normale (r) ont été réalisées sur divers échantillons en provenance d'une même bobine.

Ces échantillons présentaient des valeurs de r allant de 1,8 à 1,6. Une telle dispersion des caractéristiques Théologiques au sein d'une même bobine n'est guère acceptable 30 industriellement puisque toute variation du coefficient r demande un réglage particulier des machines d'emboutissage, au risque sinon de provoquer des bourrages et de générer des défauts sur les pièces produites. Comme on peut le voir sur la figure 6, la valeur du coefficient

d'anisotropie est aussi liée à la taille du grain. La taille du grain est exprimée ici par la densité de grains 35 au mm2. Pour un DWI standard la taille du grain est d'environ 7 gIm, ce qui correspond à une densité d'environ 15 000 à 20 000 grs/mm2, et à un coefficient d'anisotropie de 1, 6.

Une augmentation de la valeur du coefficient r jusqu'à 1,8 par exemple, correspond à une diminution de la densité de grains à une valeur de 10 000 grs/mm2 environ, soit une augmentation de la taille du grain à une valeur de 10 lim environ. Cette augmentation de la taille du grain pourrait s'expliquer par une diminution de la teneur en précipités de nitrure d'aluminium AIN qui freinent habituellement leur croissance.

Il apparaît alors clairement qu'une maîtrise de la taille du grain ferritique permettrait de contrôler la valeur du coefficient d'anisotropie et donc d'assurer une 5 fiabilité de comportement de la nuance d'acier à l'emboutissage. Etant établi que la croissance de grain ne peut, en l'espèce, être freinée par ajout d'aluminium, les recherches ont portées sur d'autres paramètres tels que les traitements thermiques appliqués normalement à l'acier pour emboutissage-repassage, et en particulier sur le recuit continu.

En fait, pour des nuances fortement calmées à l'aluminium (teneur voisine de 0,025 %) utilisées dans les DWI standards, la température de recuit n'a que peu d'effet sur la taille des grains. La figure 7 nous montre, en effet, que malgré une diminution de la température de recuit d'une soixantaine de degrés Celsius, la taille du grain ferritique d'un DWI standard se situe toujours autour de 7 pim. En revanche, et de manière tout à 15 fait surprenante, la taille des grains diminue lorsque la température de recuit diminue pour des nuances à plus faible teneur en AI (inférieure à 0,01 %). Cette taille moyenne passe en effet de 10 grm pour une température de recuit de l'ordre de 720 'C à 7 jLm environ pour une température de recuit de 640 'C. On aura noté que sur la figure 7 la taille des grains est exprimée en fonction de la densité de grains au mm2, et qu'une 20 augmentation de cette densité équivaut à une diminution de la taille moyenne du grain.

La variation de taille de grain est donc le résultat conjugué de la variation de la teneur en aluminium et de la température de recuit. Une diminution de la température du recuit mis en oeuvre sur la nuance d'acier selon l'invention, va donc permettre de maîtriser la taille des grains vers une valeur de 7 Hum, et par là d'obtenir une valeur du 25 coefficient d'anisotropie stable sur toute une bobine. De plus, il n'y a pas de diminution de qualité de l'acier par rapport aux aciers préexistants. Une telle taille du grain correspond comme nous l'avons vu à un coefficient d'anisotropie de 1,6, soit proche d'une valeur standard pour un DWI.

Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter à cet exemple, mais qu'elle 30 s'étend à de multiples variantes ou équivalents dans la mesure o est respectée sa

définition donnée dans les revendications jointes.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Tôle fine en acier pour emballage obtenue après laminage à froid et passage 5 en recuit continu, caractérisée en ce que ledit acier comprend, en pourcentages pondéraux par rapport au fer, une teneur en aluminium inférieure à 0,002 % et en silicium supérieure à 0,015 %, et en ce qu'elle a été soumise à une opération de recuit continu à basse température, de l'ordre de 650 'C à peine environ.

2. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que sa teneur en aluminium est inférieure à 0,001 %,

3. Emballage en acier caractérisé en ce qu'il est réalisé par emboutissage à partir d'une tôle selon la revendication 1 ou 2.

4. Acier pour tôles fines apte à l'emballage par emboutissage, caractérisé en ce que sa composition chimique, outre le fer et les inévitables impuretés résiduelles résultant de l'élaboration de l'acier, répond au moins à l'analyse suivante, donnée en pourcentages pondéraux par rapport au fer: C < 0,02 %; 0,15 % < Mn < 0,25%; 0,015 % < Si < 0,03 % et Al < 20 ppm.

5. Acier selon la revendication 4 caractérisé en ce que la teneur en aluminium est inférieure à 10 ppm.

6. Procédé d'obtention d'une tôle fine en acier pour emballage selon lequel on élabore à l'état liquide un acier de composition selon la revendication 4 ou 5, que l'on coule en continu et que l'on lamine ensuite à chaud sous forme d'une bande puis à froid sous forme d'une tôle fine avant de la soumettre à un recuit en continu, caractérisé en ce que l'on mène l'opération de recuit continu à basse température, réduite autour de 30 650 'C environ.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que lors de l'élaboration dudit acier à l'état liquide on le traite en poche de postaffinage avec un laitier à propriété acide.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on forme un laitier de traitement acide à base de SiO2-AI203-CaO avec une proportion pondérale de SiO2 comprise entre 20 et 50 %.