FR3112296A1 - Cooling process and equipment on a hot reversible rolling mill - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de laminage d’un alliage d’aluminium de la série AA6xxx dans lequel une ébauche est refroidie au cours du laminage à chaud et une tôle mince obtenue par ce procédé. L’invention permet d’améliorer la productivité des laminoirs réversibles en améliorant la qualité métallurgique et/ou la productivité des autres étapes de transformation. L’invention est particulièrement utile pour fournir des tôles en alliage 6xxx de qualité supérieure destinées à l’industrie automobile.Disclosed is a process for rolling an AA6xxx series aluminum alloy in which a blank is cooled during hot rolling and a thin sheet obtained by this process. The invention makes it possible to improve the productivity of reversible rolling mills by improving the metallurgical quality and/or the productivity of the other transformation stages. The invention is particularly useful in providing superior quality 6xxx alloy sheets for the automotive industry.
Description
Domaine de l’inventionField of invention
L'invention concerne le domaine du laminage des produits plats en alliage d’aluminium.The invention relates to the field of rolling flat aluminum alloy products.
L'invention concerne un procédé mis en œuvre par un laminoir à chaud réversible équipé d’un système de refroidissement qui permet un meilleur contrôle thermique des produits plats en alliage d’aluminium pendant le laminage. L’invention porte également sur une tôle mince dont le procédé utilise un refroidissement en cours de laminage à chaud qui peut être obtenu par l’invention.The invention relates to a process implemented by a reversible hot rolling mill equipped with a cooling system which allows better thermal control of aluminum alloy flat products during rolling. The invention also relates to a thin sheet whose method uses cooling during hot rolling which can be obtained by the invention.
Etat de la techniqueState of the art
Une ligne à chaud pour le laminage des alliages d’aluminium comporte toujours un laminoir réversible (c’est-à-dire qui lamine par aller et retour) aussi appelé ébaucheur ou dégrossisseur et, éventuellement, un laminoir multi-cages aussi appelé laminoir tandem, à la sortie du quel le métal encore chaud est enroulé. Le nombre de passes et la prise de passe (réduction d’épaisseur par passe) dépendent de la dureté du produit (sa contrainte d’écoulement) et bien sûr, de la puissance du laminoir, en termes de couple et d’effort. La productivité impose que l’on prenne les plus grandes réductions possibles à chaque passe. Cependant, on est alors limité par la capacité du laminoir en termes d’effort de laminage et/ou de couple de laminage, comme cela est décrit par exemple dans l’article « Mise en forme de l’aluminium – Laminage – Patrick Deneuville, © Techniques de l’Ingénieur – 2010 ». Au cours des transformations à chaud de l’aluminium telles que le laminage à chaud, la température du métal est toujours d’au moins typiquement 200 °C.A hot line for rolling aluminum alloys always includes a reversible rolling mill (that is to say which rolls back and forth) also called a rougher or rougher and, possibly, a multi-stand rolling mill also called a tandem rolling mill , at the exit of which the still hot metal is rolled up. The number of passes and the take-up (thickness reduction per pass) depend on the hardness of the product (its flow stress) and of course, the power of the rolling mill, in terms of torque and effort. Productivity dictates that the greatest possible reductions be taken with each pass. However, we are then limited by the capacity of the rolling mill in terms of rolling force and/or rolling torque, as described for example in the article “Shaping aluminum – Rolling – Patrick Deneuville, © Engineering Techniques – 2010”. During hot processing of aluminum such as hot rolling, the temperature of the metal is always at least typically 200°C.
On connait par ailleurs des lignes à chaud dans lesquelles deux laminoirs réversibles se suivent suivis d’un laminoir tandem.Hot lines are also known in which two reversible rolling mills follow each other followed by a tandem rolling mill.
Les laminoirs à chaud réversibles sont souvent des goulots de production dans les usines et au vu des investissements considérables qu’ils représentent, augmenter leur productivité est un enjeu majeur et de manière évidente on a toujours pensé à augmenter la capacité du laminoir en termes d’effort et/ou de couple de laminoir.Hot reversible rolling mills are often production bottlenecks in factories and given the considerable investments they represent, increasing their productivity is a major issue and obviously we have always thought of increasing the capacity of the rolling mill in terms of stress and/or rolling mill torque.
Dans l’état technique, on a souvent envisagé d’améliorer la productivité des laminoirs tandem plutôt que celle du laminoir réversible. Les demandes ci-dessous portent notamment sur des méthodes ou sur des procédés de refroidissement installés sur des laminoirs tandem à chaud finisseurs.In the technical state, it has often been considered to improve the productivity of tandem rolling mills rather than that of the reversible rolling mill. The requests below relate in particular to cooling methods or processes installed on finishing hot tandem rolling mills.
La demande de brevet WO201558902 porte sur un train de laminage à chaud de bandes d'aluminium et un procédé de laminage à chaud d'une bande d'aluminium.Patent application WO201558902 relates to a hot rolling train for aluminum strips and a method for hot rolling an aluminum strip.
Cette demande vise à proposer, pour un train de laminage à chaud de bandes d'aluminium comprenant un train de laminage finisseur tandem à plusieurs cages comportant au moins un dévidoir monté en aval dans la direction du laminage et au moins une section de refroidissement associée, une solution qui permette d'ajuster de meilleure manière les courbes de refroidissement et les trajets température-temps dans le produit à laminer lors du laminage à chaud de bandes d'aluminium. A cet effet, la ou les sections de refroidissement sont agencées dans la zone de sortie du train de laminage à chaud de bandes d'aluminium, et au moins une cisaille rogneuse installée en aval dans la direction du laminage est associée au train de laminage finisseur tandem.This application aims to propose, for a hot rolling train for aluminum strips comprising a tandem finishing rolling train with several stands comprising at least one reel mounted downstream in the direction of rolling and at least one associated cooling section, a solution that makes it possible to better adjust the cooling curves and the temperature-time paths in the product to be rolled during the hot rolling of aluminum strips. For this purpose, the cooling section(s) are arranged in the output zone of the hot rolling train for aluminum strips, and at least one trimming shear installed downstream in the rolling direction is associated with the finishing rolling train tandem.
Le brevet EP2991783 porte sur un procédé de fabrication d'une bande métallique. Ce brevet concerne un procédé de fabrication d'une bande métallique selon lequel la bande est laminée dans un laminoir à plusieurs cages, est sortie derrière la dernière cage du laminoir dans le sens de transport et refroidie dans un dispositif de refroidissement. Pour obtenir une structure granulaire favorable et un degré de planéité élevé, selon le brevet, la bande ou tôle est soumise directement après le passage à travers les cylindres de travail de la dernière cage de laminoir à un refroidissement rapide supplémentaire, le refroidissement de la bande ou tôle ayant encore lieu au moins en partie dans l'étendue de la dernière cage de laminoir dans le sens de transport, le refroidissement rapide ayant lieu en appliquant un fluide de refroidissement par le haut et par le bas sur la bande ou tôle, le flux volumique de fluide de refroidissement appliqué par le bas sur la bande ou tôle s'élevant au moins à 120 % du flux volumique de fluide de refroidissement appliqué par le haut sur la bande ou tôle.Patent EP2991783 relates to a process for manufacturing a metal strip. This patent relates to a method for producing a metal strip, in which the strip is rolled in a multi-stand rolling mill, taken out behind the last rolling stand in the transport direction and cooled in a cooling device. To obtain a favorable grain structure and a high degree of flatness, according to the patent, the strip or sheet is subjected directly after passing through the work rolls of the last rolling stand to an additional rapid cooling, strip cooling or sheet still taking place at least partly within the extent of the last rolling stand in the conveying direction, the rapid cooling taking place by applying a cooling fluid from above and below to the strip or sheet, the volume flow of cooling fluid applied from below to the strip or sheet being at least 120% of the volume flow of cooling fluid applied from above onto the strip or sheet.
La demande de brevet WO200889827 porte sur un dispositif pour refroidir une bande métallique. Cette demande concerne un dispositif pour refroidir une bande métallique entre deux cages de laminoir, la bande étant guidée sur un élément de guidage supérieur de conception plane. En dessous de l'élément de guidage supérieur est disposé un élément de pulvérisation qui conduit du fluide de refroidissement à travers au moins une ouverture dans l'élément de guidage supérieur vers le côté inférieur de la bande. Afin d'obtenir un schéma de pulvérisation amélioré, conformément à cette demande, au moins deux ouvertures juxtaposées dans la direction transversale à la direction d'avance de la bande sont pratiquées dans l'élément de guidage supérieur et présentent une forme allongée. L'axe longitudinal de l'ouverture est orienté suivant un angle par rapport à la direction d'avance de la bande.Patent application WO200889827 relates to a device for cooling a metal strip. This application relates to a device for cooling a metal strip between two rolling mill stands, the strip being guided on an upper guide element of planar design. Below the upper guide element is disposed a spray element which conducts cooling fluid through at least one opening in the upper guide element to the underside of the strip. In order to obtain an improved spray pattern, in accordance with this application, at least two openings juxtaposed in the direction transverse to the direction of advance of the strip are made in the upper guide element and have an elongated shape. The longitudinal axis of the opening is oriented at an angle with respect to the direction of advance of the strip.
Il existe aussi des procédés et des équipements pour refroidir les plateaux avant le début d’approvisionner le laminoir à chaud.There are also processes and equipment to cool the plates before the start of supplying the hot rolling mill.
La demande de brevet WO2016/012691 porte sur un procédé et équipement de refroidissement. Cette demande a pour objet un procédé de refroidissement d'un plateau de laminage en alliage d'aluminium, après le traitement thermique d'homogénéisation métallurgique dudit plateau et avant son laminage à chaud, caractérisé en ce que le refroidissement d'une valeur de 30 à 150°C est effectué à une vitesse 150 à 500°C/h, avec une homogénéité de moins de 40°C sur toute la partie traitée du plateau. Cette demande a également pour objet l'installation permettant la mise en œuvre dudit procédé ainsi que ladite mise en œuvre.Patent application WO2016/012691 relates to a cooling process and equipment. This application relates to a process for cooling an aluminum alloy rolling plate, after the heat treatment for metallurgical homogenization of said plate and before its hot rolling, characterized in that the cooling of a value of 30 at 150°C is carried out at a speed of 150 to 500°C/h, with a homogeneity of less than 40°C over the entire treated part of the tray. This application also relates to the installation allowing the implementation of said method as well as said implementation.
La demande de brevet WO 2018/011245 a pour objet un procédé de fabrication d'une tôle mince en alliage d'aluminium de la série 6xxx comprenant les étapes suivantes : coulée d'un alliage d'aluminium de la série 6xxx pour former un lingot ; homogénéisation du lingot ; refroidissement du lingot homogénéisé à une vitesse de refroidissement d’au moins 150 °C/h directement à la température de départ du laminage à chaud ; laminage à chaud du lingot jusqu'à une épaisseur finale et bobinage à l'épaisseur finale après laminage à chaud dans des conditions permettant d'obtenir un taux de recristallisation d'au moins 50 % ; laminage à froid afin d'obtenir une tôle mince laminée à froid. Le procédé de l'invention est particulièrement utile pour la fabrication de tôles minces destinées à l'industrie automobile qui combinent une limite d'élasticité à la traction élevée et une aptitude à la mise en forme adaptée aux opérations d'emboutissage à froid, ainsi qu'une excellente qualité de surface et une résistance élevée à la corrosion avec une productivité élevée.Patent application WO 2018/011245 relates to a process for manufacturing a thin sheet of aluminum alloy from the 6xxx series comprising the following steps: casting an aluminum alloy from the 6xxx series to form an ingot ; ingot homogenization; cooling the homogenized ingot at a cooling rate of at least 150°C/h directly to the hot rolling start temperature; hot rolling the ingot to a final thickness and coiling to the final thickness after hot rolling under conditions making it possible to obtain a recrystallization rate of at least 50%; cold rolling to obtain thin cold rolled sheet. The method of the invention is particularly useful for the manufacture of thin sheets intended for the automobile industry which combine a high tensile elastic limit and a formability suitable for cold stamping operations, as well as excellent surface quality and high corrosion resistance with high productivity.
Pour des alliages de la série 6000 d’autres modification sont également envisagée pour améliorer la productivité et/ou les propriétés métallurgiques.For 6000 series alloys, other modifications are also considered to improve productivity and/or metallurgical properties.
La demande de brevet EP1165851 concerne un procédé permettant de convertir un lingot d'un alliage d'aluminium de série 6000 en une feuille à auto recuit. Ce procédé consiste à soumettre le lingot à un traitement d'homogénéisation en deux étapes, premièrement à une température d'au moins 560 °C, puis à une température comprise entre 450 °C et 480 °C. Ce procédé consiste ensuite à laminer à chaud le lingot homogénéisé à une température de départ comprise entre 450 °C et 480 °C, puis à une température d'arrivée comprise entre 320 °C et 360 °C. On obtient ainsi une feuille laminée à chaud comprenant un composant de recristallisation Cube exceptionnellement bas.Patent application EP1165851 relates to a process for converting an ingot of a 6000 series aluminum alloy into a self-annealing sheet. This process consists of subjecting the ingot to a two-step homogenization treatment, first at a temperature of at least 560°C, then at a temperature between 450°C and 480°C. This process then consists of hot rolling the homogenized ingot at a starting temperature of between 450°C and 480°C, then at an arrival temperature of between 320°C and 360°C. This results in a hot rolled sheet comprising an exceptionally low Cube recrystallization component.
La demande de brevet US2016/0201158 concerne de nouveaux procédés permettant d'accroître augmenter la productivité sur une ligne de recuit continu et de traitement thermique de remise en solution pour des produits de tôle d'aluminium pour l'industrie automobile se prêtant à un traitement thermique présentant de grandes résistances T4 et post-cuisson et un lignage réduit. A titre d'exemple non limitatif, les procédés selon l'invention peuvent être utilisés dans l'industrie automobile. Les alliages se prêtant à un traitement thermique et les procédés selon l'invention peuvent également être appliqués dans les industries maritime, aérospatiale et des transports.Patent application US2016/0201158 relates to new processes for increasing productivity on a continuous annealing and re-solution heat treatment line for aluminum sheet products for the automotive industry suitable for treatment thermal with high T4 and post-cure strengths and reduced lineage. By way of non-limiting example, the methods according to the invention can be used in the automotive industry. The heat treatable alloys and methods of the invention can also be applied in the marine, aerospace and transportation industries.
La demande de brevet EP1375691 concerne une feuille laminée en alliage aluminium de type 6000 contenant du Si et du Mg comme principaux composants et possédant une excellente aptitude au formage suffisante pour permettre un usinage sur rabat plat, une excellente résistance aux bosses, et une bonne durcissabilité au cours de la cuisson d'un revêtement. La feuille en alliage présente une anisotropie à coefficient de Lankford supérieur à 0,4 ou un coefficient de résistance pour des orientations en cube de la texture supérieure ou égale à 20, et présente un rayon de courbure critique inférieur ou égal à 0,5 mm à 180 °C, se pliant même lorsque la résistance au seuil conventionnel d'écoulement dépasse 140 MPa par vieillissement à température ambiante. L'invention concerne également un procédé de production de la feuille laminée en alliage aluminium, qui consiste à soumettre un lingot à un traitement d'homogénéisation, à le refroidir à une température inférieure à 350 °C à une vitesse de refroidissement de 100 °C/heure ou plus, éventuellement jusqu'à température ambiante, à le chauffer à nouveau à une température de 300 à 500 °C et à le soumettre à un laminage à chaud, à effectuer un laminage à froid du produit laminé chaud, et à soumettre la feuille laminée à froid à un traitement de mise en solution à une température supérieure ou égale à 400 °C avant de procéder à une trempe.Patent application EP1375691 relates to a 6000 type aluminum alloy laminated sheet containing Si and Mg as main components and possessing excellent formability sufficient to allow flat flap machining, excellent dent resistance, and good hardenability. during the curing of a coating. The alloy sheet has a Lankford coefficient anisotropy greater than 0.4 or a resistance coefficient for texture cube orientations greater than or equal to 20, and has a critical radius of curvature less than or equal to 0.5 mm at 180°C, yielding even when conventional yield strength exceeds 140 MPa by aging at room temperature. Also disclosed is a method for producing the aluminum alloy rolled sheet, which comprises subjecting an ingot to a homogenization treatment, cooling it to a temperature below 350°C at a cooling rate of 100°C / hour or more, optionally down to room temperature, heating it again to a temperature of 300 to 500°C and subjecting it to hot rolling, performing cold rolling of the hot rolled product, and subjecting the cold-rolled sheet to a solution treatment at a temperature greater than or equal to 400°C before carrying out quenching.
La demande EP0786535 concerne l’homogénéisation, à une température non inférieure à 500 °C, d’un lingot d'alliage d'aluminium ne contenant pas moins de 0,4 % en poids et moins de 1,7 % en poids de Si, pas moins de 0,2 % en poids et moins de 1,2 % en poids de Mg, ainsi que de l'Al et des impuretés inévitables à titre de solde, puis on refroidi le produit obtenu d'une température non inférieure à 500 °C jusqu'à une température située dans la plage comprise entre 350 et 450 °C, et dont le point de départ permet un laminage à chaud. L'étape de laminage à chaud étant achevée à une température se situant dans la plage comprise entre 200 et 300 °C, on soumet le produit obtenu à un laminage à froid à un rapport de réduction non inférieur à 50 %, immédiatement avant son traitement en solution. On soumet ensuite le produit laminé à froid à un traitement en solution dans lequel il est conservé à une température se trouvant dans la plage située entre 500 et 580 °C, à un taux d'augmentation de température non inférieur à 2 °C/s pendant au plus 10 minutes, puis on soumet le produit obtenu à un durcissement au cours duquel il est refroidi jusqu'à une température non supérieure à 100 °C, à un taux de refroidissement non inférieur à 5 °C/s. On obtient ainsi un procédé de production d'une plaque d'alliage d'aluminium destinée à un moulage, laquelle présente une résistance et une aptitude au moulage élevées, ainsi qu'une excellente apparence extérieure sur sa surface de post-moulage, laquelle est utilisée de manière appropriée en tant que matériau destiné à des pièces d'équipement de transport, telles que des plaques extérieures pour automobiles.Application EP0786535 relates to the homogenization, at a temperature not lower than 500°C, of an aluminum alloy ingot containing not less than 0.4% by weight and less than 1.7% by weight of Si , not less than 0.2% by weight and less than 1.2% by weight of Mg, as well as Al and unavoidable impurities as a balance, then the resulting product is cooled from a temperature not lower than 500°C to a temperature in the range between 350 and 450°C, and the starting point of which allows hot rolling. The hot rolling step being completed at a temperature in the range of 200 to 300°C, the obtained product is subjected to cold rolling at a reduction ratio of not less than 50%, immediately before its processing. in solution. The cold rolled product is then subjected to a solution treatment in which it is kept at a temperature in the range of 500 to 580°C, at a rate of temperature increase of not less than 2°C/s for at most 10 minutes, then the product obtained is subjected to hardening, during which it is cooled to a temperature not higher than 100°C, at a cooling rate not lower than 5°C/s. There is thus obtained a method for producing an aluminum alloy plate for casting, which has high strength and castability, and excellent outward appearance on its post-casting surface, which is suitably used as a material for parts of transportation equipment, such as exterior plates for automobiles.
La demande de brevet JP2015067857 concerne la fourniture d’une feuille d'alliage d'aluminium à base d'Al-Mg-Si pour panneau automobile excellente en emboutissabilité, pliable capable de traiter le pliage à plat, propriété de stabilité de la forme, durcissement du grippage du revêtement et résistance à la corrosion, et de fournir une méthode de fabrication à cet effet, avec une feuille d'alliage d'aluminium à base d'Al-Mg-Si pour panneau automobile contient Si: 0,4 à 1,5%, Mg: 0,2 à 1,2%, Cu: 0,001 à 1,0%, Zn: 0,5% ou moins, Ti: 0,1% ou moins, B: 50 ppm ou moins, un ou plusieurs types de Mn: 0,30% ou moins, Cr: 0,20% ou moins et Zr: 0,15% ou moins, et le reste Al avec des impuretés inévitables. Une distribution de la densité de la direction du cube à une partie de la profondeur de 1/4 de l'épaisseur de la feuille à partir d'une surface est dans une plage de 10 à 25, une moyenne de la valeur r r (r = (r + r + r × 2) / 4) est 0,50 ou de plus, une valeur absolue d'un indice d'anisotropie dans le plan de la valeur r Δr (Δr = (r + rr × 2) / 2) est de 0,30 ou moins et un diamètre moyen des particules de cristal est de 50 μm ou moins.Patent application JP2015067857 relates to providing an Al-Mg-Si based aluminum alloy sheet for automobile panel excellent in drawability, bendable capable of processing flat bend, shape stability property, coating galling hardening and corrosion resistance, and to provide a manufacturing method therefor, with Al-Mg-Si base aluminum alloy sheet for automotive panel contains Si: 0.4 to 1.5%, Mg: 0.2 to 1.2%, Cu: 0.001 to 1.0%, Zn: 0.5% or less, Ti: 0.1% or less, B: 50 ppm or less, one or more kinds of Mn: 0.30% or less, Cr: 0.20% or less, and Zr: 0.15% or less, and the balance Al with unavoidable impurities. A density distribution of the direction of the cube at a depth part of 1/4 of the thickness of the sheet from a surface is in a range of 10 to 25, an average of the r value r (r = (r + r + r × 2) / 4) is 0.50 or more, an absolute value of an anisotropy index in the plane of the r-value Δr (Δr = (r + rr × 2) / 2) is 0.30 or less and an average crystal particle diameter is 50 μm or less.
Pour des raisons métallurgiques ou de productivité, il peut être envisagé de tremper la bande après laminage à chaud.For metallurgical or productivity reasons, it may be envisaged to quench the strip after hot rolling.
On connait par exemple un laminoir réversible suivi d’une «piscine» dans laquelle le métal à l’épaisseur finale à chaud est plongé pour être refroidi (« Mise en forme de l’aluminium – Laminage – Patrick Deneuville, © Techniques de l’Ingénieur – 2010 »).We know, for example, of a reversible rolling mill followed by a "swimming pool" in which the metal at the final hot thickness is immersed to be cooled ("Shaping aluminum - Rolling - Patrick Deneuville, © Techniques de l' Engineer – 2010”).
La demande de brevet WO2019241514 porte sur des systèmes et procédés de trempe d'une bande métallique après laminage. Cette demande concerne des systèmes et des procédés de trempe d'un substrat métallique, comprenant le refroidissement d'une surface supérieure et d'une surface inférieure du substrat métallique jusqu'à ce qu'une température de bande soit refroidie à une température intermédiaire. Le refroidissement de la surface supérieure du substrat métallique est interrompu lorsque la température de bande atteint la température intermédiaire, et le refroidissement de la surface inférieure du substrat métallique se poursuit jusqu'à ce que le substrat métallique atteigne une température cible, la température cible étant inférieure à la température intermédiaire.Patent application WO2019241514 relates to systems and methods for quenching a metal strip after rolling. This application relates to systems and methods for quenching a metal substrate, comprising cooling a top surface and a bottom surface of the metal substrate until a strip temperature is cooled to an intermediate temperature. The cooling of the upper surface of the metallic substrate is interrupted when the strip temperature reaches the intermediate temperature, and the cooling of the lower surface of the metallic substrate continues until the metallic substrate reaches a target temperature, the target temperature being below the intermediate temperature.
Problème poséProblem
Le problème que la présente invention cherche à résoudre est d’améliorer la productivité des laminoirs réversibles sans dégrader la qualité métallurgique des produits obtenus, voire en améliorant la qualité métallurgique et/ou la productivité des autres étapes de transformation. Il existe en particulier une demande dans l’industrie automobile pour des méthodes ayant une productivité élevée pour fournir des tôles en alliage 6xxx de qualité supérieure, notamment en termes de résistance mécanique, aptitude à la mise en forme et à l’assemblage et aspect de surface après peinture.The problem that the present invention seeks to solve is to improve the productivity of reversible rolling mills without degrading the metallurgical quality of the products obtained, or even by improving the metallurgical quality and/or the productivity of the other processing steps. In particular, there is a demand in the automotive industry for methods with high productivity to provide superior quality 6xxx alloy sheets, particularly in terms of mechanical strength, formability and assembly and appearance of surface after painting.
Objet de l’inventionObject of the invention
Un premier objet de l’invention est un procédé de laminage d’un alliage d’aluminium de la série AA6xxx comprenant les étapes successives de :A first object of the invention is a process for rolling an aluminum alloy of the AA6xxx series comprising the successive steps of:
- coulée d’une plaque de laminage en alliage de la série AA6xxx,casting of an alloy rolling plate of the AA6xxx series,
- homogénéisation de la plaque de laminage, suivie optionnellement d’un réchauffage,homogenization of the rolling plate, optionally followed by reheating,
- premier laminage à chaud pour transformer la plaque de laminage en une ébauche ayant une première épaisseur de sortie à partir d’une première température de début de laminage à chaud,first hot rolling to transform the rolling slab into a blank having a first output thickness from a first hot rolling start temperature,
- refroidissement de l’ébauche ainsi obtenue avec une vitesse moyenne typique de refroidissement de la température moyenne de l’ébauche de l’ordre de V= C/e jusqu’à une seconde température de début de second laminage à chaud, où V est en °C/s, e est l’épaisseur de l’ébauche en mm, et C est une valeur constante qui vaut entre 400 et 1000, préférentiellement entre 600 et 900, plus préférentiellement entre 700 et 800,cooling of the blank thus obtained with a typical average cooling rate from the average temperature of the blank of the order of V= C/e down to a second temperature at the start of the second hot rolling, where V is in °C/s, e is the thickness of the blank in mm, and C is a constant value which is between 400 and 1000, preferably between 600 and 900, more preferably between 700 and 800,
- second laminage à chaud pour transformer l’ébauche ainsi refroidie en une bande à l’épaisseur finale de laminage à chaud dans des conditions de déformation et de température telles que la bande soit recristallisée à au moins 50%,second hot rolling to transform the blank thus cooled into a strip with the final hot rolling thickness under deformation and temperature conditions such that the strip is recrystallized to at least 50%,
- laminage à froid de la bande en une tôle mince.cold rolling the strip into a thin sheet.
Un autre objet de l’invention est une tôle mince obtenue selon le procédé de l’invention, telle qu’après traitement de mise en solution dans un four de traitement thermique en continu fonctionnant de façon telle que la durée de maintien équivalente à 560 °C,
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/mol,Q being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol,
elle atteint une résistance à la traction d'au moins 90 % et de préférence d'au moins 95 % de la résistance à la traction maximale obtenue après traitement de mise en solution avec une durée de maintien équivalente à 560 °C,
Description des figuresDescription of figures
Description de l’invention :Description of the invention:
Tous les alliages d'aluminium dont il est question ci-après sont désignés, sauf mention contraire, selon les règles et désignations définies par l’«Aluminum Association » dans les « Registration Record Series » qu'elle publie régulièrement.All the aluminum alloys referred to below are designated, unless otherwise stated, according to the rules and designations defined by the "Aluminum Association" in the "Registration Record Series" which it publishes regularly.
Les états métallurgiques dont il est question sont désignés selon la norme européenne EN-515.The metallurgical states in question are designated according to the European standard EN-515.
Les caractéristiques mécaniques statiques en traction sont déterminées par un essai de traction selon la norme NF EN ISO 6892-1.The static mechanical characteristics in tension are determined by a tensile test according to standard NF EN ISO 6892-1.
On appelle ici ébauche un produit intermédiaire en alliage d’aluminium obtenu par laminage d’une plaque de laminage telle qu’un lingot ou une plaque de fonderie, optionnellement scalpée, optionnellement plaquée avec un ou plusieurs alliages d’aluminium, destiné à la fabrication d’un produit fini sous forme de tôles bandes ou feuilles en alliage d’aluminium, optionnellement plaquées avec un ou plusieurs alliages d’aluminium. Une ébauche est donc un produit laminé dont l’épaisseur est intermédiaire entre la plaque de laminage et le produit fini.The term blank here refers to an intermediate product in aluminum alloy obtained by rolling a rolling plate such as an ingot or a foundry plate, optionally scalped, optionally plated with one or more aluminum alloys, intended for the manufacture a finished product in the form of aluminum alloy strips or sheets, optionally plated with one or more aluminum alloys. A blank is therefore a rolled product whose thickness is intermediate between the rolling plate and the finished product.
Sauf indication contraire, le terme « laminoir » vise ici un « laminoir réversible ».Unless otherwise indicated, the term “rolling mill” refers here to a “reversible rolling mill”.
Contrairement à l’art antérieur dans lequel soit on augmente la productivité des laminoirs réversibles en augmentant la capacité du laminoir en termes d’effort et/ou de couple de laminage, soit on améliore la productivité des étapes antérieures ou postérieures, les présents inventeurs sont parvenus à améliorer la productivité des laminoirs réversibles sans recourir à ces solutions.Unlike the prior art in which either the productivity of reversible rolling mills is increased by increasing the capacity of the rolling mill in terms of force and/or rolling torque, or the productivity of the front or rear stages is improved, the present inventors are succeeded in improving the productivity of reversible rolling mills without resorting to these solutions.
Les présents inventeurs ont notamment constaté que compte tenu de leur dureté, la plupart des alliages d’aluminium ont tendance à trop s’échauffer à chaque prise de passe. Il est alors nécessaire de ralentir le laminoir en faisant des prises de passes moins importante par exemple ou en laissant un temps d’attente entre chaque passe de laminage.The present inventors have in particular observed that, given their hardness, most aluminum alloys tend to heat up too much with each pass. It is then necessary to slow down the rolling mill by taking fewer passes, for example, or leaving a waiting time between each rolling pass.
Selon l’invention, il a été constaté que refroidir l’ébauche durant l’étape de laminage à chaud permet d’améliorer la productivité d’un laminoir à chaud ou de créer de nouveaux procédés de fabrication plus économiques en supprimant des étapes de production, tout en conservant une qualité métallurgique des produits identique ou améliorée. Ainsi, refroidir l’ébauche au cours du laminage sur les laminoirs réversibles peut également de manière surprenante permettre de donner au produit laminé fini des propriétés physiques supplémentaires, telles que les propriétés mécaniques, l’état de surface ou la résistance à la corrosion.According to the invention, it has been found that cooling the blank during the hot rolling step makes it possible to improve the productivity of a hot rolling mill or to create new, more economical manufacturing processes by eliminating production steps , while maintaining the same or improved metallurgical quality of the products. Thus, cooling the blank during rolling on reversible rolling mills can also surprisingly give the finished rolled product additional physical properties, such as mechanical properties, surface condition or corrosion resistance.
Un laminoir réversible à chaud utilisable pour l’invention comprend deux cylindres de travail, un cylindre de travail supérieur (21) et un cylindre de travail inférieur (22), et au moins un système de refroidissement destiné à refroidir une ébauche (11), ladite ébauche (11) se déplaçant sur des rouleaux (23) et traversant le laminoir réversible à chaud entre les deux cylindres de travail (21) et (22), ledit système de refroidissement étant constitué de deux dispositifs de refroidissement : un dispositif de refroidissement supérieur de l’ébauche (11) et un dispositif de refroidissement inférieur de l’ébauche (11). Les nombreuses autres pièces et systèmes du laminoir à chaud biens connues de la personne de l’art, par exemples non limitatifs cylindres d’appui, moteurs, colonnes, allonges, ne sont pas représentées sur les figures.A reversible hot rolling mill usable for the invention comprises two working rolls, an upper working roll (21) and a lower working roll (22), and at least one cooling system intended to cool a blank (11), said blank (11) moving on rollers (23) and passing through the hot reversible rolling mill between the two working rolls (21) and (22), said cooling system consisting of two cooling devices: a cooling device upper part of the blank (11) and a lower cooling device for the blank (11). The many other parts and systems of the hot rolling mill well known to those skilled in the art, for example non-limiting rolls, motors, columns, extensions, are not shown in the figures.
Le dispositif de refroidissement supérieur comprend au moins une rampe (30) de buses (35) disposée substantiellement parallèlement à l’axe du cylindre de travail supérieur (21), les buses (35) arrosant avec des jets de fluide de refroidissement (36) la face supérieure de l’ébauche (11). Le dispositif de refroidissement inférieur comprend au moins une rampe (40) de buses (45) disposée entre les rouleaux (23) ou entre le cylindre de travail inférieur (22) et le rouleau (23) le plus proche, substantiellement parallèle à l’axe du cylindre de travail inférieur (22), les buses (45) arrosant avec des jets de fluide de refroidissement (46) la face inférieure de l’ébauche (11), l’axe des jets de fluide de refroidissement (46) étant orienté substantiellement perpendiculairement à la surface inférieure de l’ébauche (11).The upper cooling device comprises at least one ramp (30) of nozzles (35) arranged substantially parallel to the axis of the upper working cylinder (21), the nozzles (35) spraying with jets of cooling fluid (36) the upper face of the blank (11). The lower cooling device comprises at least one ramp (40) of nozzles (45) arranged between the rollers (23) or between the lower working cylinder (22) and the nearest roller (23), substantially parallel to the axis of the lower working cylinder (22), the nozzles (45) spraying with jets of cooling fluid (46) the underside of the blank (11), the axis of the jets of cooling fluid (46) being oriented substantially perpendicular to the lower surface of the blank (11).
La
Les extrémités (112) correspondent à la partie de l’ébauche (11) qui s’engage la première ou qui se dégage la dernière de l’emprise des cylindres (21) et (22). Les extrémités (112) sont représentées sur la
Pour chaque système de refroidissement, on définit une enveloppe convexe supérieure (52) respectivement inférieure (62) comme l’enveloppe convexe des surfaces (51) respectivement (61) aspergées directement par les jets de fluide de refroidissement (36) respectivement (46) lors de leur premier impact sur l’ébauche (11). Un exemple d’enveloppe convexe (52, 62) des surfaces aspergées (51, 61) est illustré par les figures 2 et 3 où le système de refroidissement n’est pas représenté. Les éclaboussures et le ruissellement ne sont pas pris en compte dans l’enveloppe convexe. Un ensemble est convexe si pour tout segment, dont les extrémités sont dans cet ensemble, chaque point du segment est entièrement inclus dans cet ensemble. L’enveloppe convexe d’un ensemble est le plus petit ensemble convexe le contenant. La détermination des enveloppes convexes est menée en séparant les différents systèmes de refroidissement selon leur fonction. La
Comme illustré par la
Comme illustré par la
Comme illustré par la
Comme illustré par la
Pour chaque système de refroidissement, la zone opposée au laminoir (54) et la zone à côté du laminoir (53) sont des surfaces qui font partie d’un demi plan qui contient l’enveloppe convexe supérieur (52) de l’ébauche (11) considérée comme le parallélépipède simplifié de la
Pour chaque système de refroidissement, comme illustré sur la
Pour chaque système de refroidissement, la zone à côté du laminoir (53) est délimitée par la droite C1 et par la droite D1 qui est parallèle à la droite C1 et à la distance minimale D57 additionnée du rayon R1 de cylindre (21) de la droite C1.For each cooling system, the zone next to the rolling mill (53) is delimited by the straight line C1 and by the straight line D1 which is parallel to the straight line C1 and to the minimum distance D57 added to the radius R1 of the cylinder (21) of the right C1.
La direction S est celle du déplacement de l’ébauche (11).The direction S is that of the movement of the blank (11).
Selon la
Selon la
Dans le mode de réalisation illustré non limitativement la
Les modes de réalisation illustrés non limitativement par exemple par la
Préférentiellement, les buses inférieures (45) produisent des jets de fluide de refroidissement (46) qui n’atteignent directement ni les rouleaux (23) ni le cylindre (22) en présence de l’ébauche (11) et qui sont préférentiellement presque tangents aux rouleaux (23) et dont la distance D67 est préférentiellement supérieure à un rayon du cylindre inférieur (22), plus préférentiellement au diamètre du cylindre inférieur (22) et/ou les buses supérieures (35) produisent des jets de fluide de refroidissement (36) qui n’atteignent pas directement le cylindre de travail supérieur (21), préférentiellement la distance D57 est supérieure au rayon du cylindre supérieur (21), plus préférentiellement la distance D57 est supérieure au diamètre du cylindre supérieur (21). Dans un mode de réalisation illustré par la
Des buses (24) illustrées sur la
Préférablement, les buses inférieures (45) sont en dessous du plan passant par les axes de rotation des rouleaux (23) situés à proximité desdites buses (45) et/ou les buses inférieures (45) sont protégées par une pièce (47) disposant d’ouvertures pour laisser passer les jets de fluide de refroidissement (46) et/ou les buses supérieures (35) sont protégées par une pièce (37) disposant d’ouvertures pour laisser passer les jets de fluide de refroidissement (36). Protéger les buses (35) et (45) est avantageux car le laminage à chaud peut provoquer une ouverture des extrémités (112) de l’ébauche (11) que l’homme du métier appelle du « crocodiling » et qui peut venir percuter les buses. Les ébauches (11) peuvent aussi pendant le laminage à chaud former des ponts ou des bateaux, c’est-à-dire que l’ébauche (11) au lieu d’être substantiellement plane peut se courber dans le sens longitudinal en sortant du laminoir, les extrémités de l’ébauche (11) pointant vers le haut ou vers le bas. Protéger les buses (35) et (45) des ébauches (11) est donc avantageux pour éviter l’endommagement desdites buses. Un exemple non limitatif des pièces (37) et (47) protégeant les buses (35) et (45) est illustré sur la
Préférentiellement, chaque buse (35) et (45) est alimentée individuellement par une vanne à réponse rapide (49) dont avantageusement le temps de réponse est inférieur à 1 s, préférentiellement inférieur à 0,5s, et plus préférentiellement inférieur à 0,2s. Les figures 5a et 5b montrent des exemples non limitatifs de vannes à réponse rapide (49) montées entre une rampe (30) respectivement (40) et une buse (35) respectivement (45). Alimenter les buses individuellement avec des vannes rapides est avantageux car cela permet de refroidir chaque point de la surface supérieur et de la surface inférieure de l’ébauche (11) de façon spécifique. Ces temps de réponse permettent en particulier de pouvoir asperger avec une fiabilité suffisante les extrémités (112) des ébauches (11) pour ajuster leur température de manière à faciliter leur engagement entre les cylindres (21) et (22). Il est alors possible d’adapter la température aux extrémités (112) de l’ébauche (11) pour faciliter son engagement dans le laminoir à chaud réversible. Il est possible aussi d’adapter la température sur les rives (111) pour par exemple limiter les phénomènes de criques qui réduisent la largeur utile de l’ébauche voire qui peuvent entrainer sa rupture. Il est donc aussi possible d’optimiser la température des autres parties de l’ébauche (11) en fonction des propriétés requises sur le produit fini ou en fonction des propriétés requises pour les étapes ultérieures de la production. Par exemple, ceci est avantageux pour mieux maitriser les propriétés du produit final comme par exemple l’anisotropie dans la largeur pour les produits en alliage AA3104 ou l’uniformité des propriétés mécaniques des produits en alliage AA6xxx. Enfin, refroidir chaque point de l’ébauche (11) de façon spécifique permet aussi de maitriser la planéité de l’ébauche (11) en contrôlant les effets des dilations différentielles.Preferably, each nozzle (35) and (45) is individually supplied by a quick-response valve (49), the response time of which is advantageously less than 1 s, preferably less than 0.5s, and more preferably less than 0.2s . Figures 5a and 5b show non-limiting examples of fast response valves (49) mounted between a ramp (30) respectively (40) and a nozzle (35) respectively (45). Feeding the nozzles individually with fast valves is advantageous because it allows each point of the upper surface and the lower surface of the blank (11) to be cooled in a specific way. These response times make it possible in particular to be able to spray the ends (112) of the blanks (11) with sufficient reliability to adjust their temperature so as to facilitate their engagement between the cylinders (21) and (22). It is then possible to adapt the temperature at the ends (112) of the blank (11) to facilitate its engagement in the reversible hot rolling mill. It is also possible to adapt the temperature on the edges (111) to limit, for example, the phenomena of cracks which reduce the useful width of the blank or which can cause it to break. It is therefore also possible to optimize the temperature of the other parts of the blank (11) according to the properties required on the finished product or according to the properties required for the subsequent stages of production. For example, this is advantageous to better control the properties of the final product such as the anisotropy in the width for products in AA3104 alloy or the uniformity of the mechanical properties of products in AA6xxx alloy. Finally, cooling each point of the blank (11) in a specific way also makes it possible to control the flatness of the blank (11) by controlling the effects of differential expansions.
Dans un mode de réalisation, les buses (35) et (45) sont aptes à produire des jets de fluide de refroidissement (36) et (46) sous forme plate et/ou conique et/ou cylindrique. Si la forme des jets est cylindrique la section du cylindre est préférentiellement circulaire. Dans un mode de réalisation, les buses (35) et (45) sont aptes à produire des jets de fluide de refroidissement (36) et (46) par pulvérisation, préférentiellement les buses (35) et (45) sont aptes à produire des jets de fluide refroidissement (36) et (46) par pulvérisation, sous une forme de cône plein, appelés jets coniques. Les jets (46) et (36) coniques sont une meilleure configuration que des jets plats ou cylindriques. En effet, les jets coniques permettent une meilleure répartition du fluide de refroidissement sur l’ébauche (11). Cela permet ainsi un échange thermique plus homogène et on peut ainsi obtenir une ébauche (11) avec par exemple une hétérogénéité de température de moins de 20°C, préférentiellement de moins de 10°C.In one embodiment, the nozzles (35) and (45) are capable of producing jets of cooling fluid (36) and (46) in flat and/or conical and/or cylindrical form. If the shape of the jets is cylindrical, the section of the cylinder is preferably circular. In one embodiment, the nozzles (35) and (45) are capable of producing jets of cooling fluid (36) and (46) by spraying, preferably the nozzles (35) and (45) are capable of producing jets of cooling fluid (36) and (46) by spraying, in the form of a full cone, called conical jets. Conical jets (46) and (36) are a better configuration than flat or cylindrical jets. Indeed, the conical jets allow a better distribution of the cooling fluid on the blank (11). This thus allows a more homogeneous heat exchange and it is thus possible to obtain a blank (11) with for example a temperature heterogeneity of less than 20° C., preferably of less than 10° C.
Préférentiellement, les jets coniques de fluide de refroidissement (46) ont un angle de cône de 90°. Cet angle peut être limité, par exemple à 60°, par la présence des rouleaux (23) pour ne pas les asperger en particulier lorsque les buses (45) sont en dessous du plan passant par les axes de rotation des rouleaux (23). Si les rouleaux (23) sont très proches, il peut être préférable de mettre les buses (45) au-dessus du plan passant par les axes des rouleaux (23) pour asperger une surface (61) plus grande. Sur la
Préférentiellement, pour chaque système de refroidissement, au moins un dispositif (38) pour évacuer le fluide de refroidissement de la surface supérieure de l’ébauche (11) est installé au-dessus de l’ébauche. Des exemples non limitatifs de ce dispositif (38) sont donnés avec la
Dans un mode de réalisation, les jets coniques du dispositif de refroidissement supérieur (36) ont un angle de cône α d’au plus 20°, préférentiellement substantiellement 15° ou moins et les cônes des dits jets coniques ont un axe substantiellement vertical. Cette configuration permet de limiter le ruissèlement du fluide de refroidissement sur l’ébauche (11). Préférentiellement, le système de refroidissement ayant au moins un tel jet conique est encadré par un dispositif d’évacuation du fluide de refroidissement (38) comme illustré non limitativement par la
Dans un autre mode de réalisation, les jets coniques du dispositif de refroidissement supérieur (36) sont inclinés par rapport à la verticale. L’angle d’inclinaison β est illustré par la
La
La
La
La
Préférentiellement, pour chaque système de refroidissement, l’enveloppe convexe aspergée supérieure (52) est en vis-à-vis avec une tolérance de deux préférentiellement une fois la dimension du diamètre du cylindre de travail supérieur (21) de l’enveloppe convexe aspergée inférieure (62), préférentiellement lesdites enveloppes convexes (52, 62) sont substantiellement en vis-à-vis. La détermination des enveloppes convexes est menée en séparant les différents systèmes de refroidissement. La
Préférentiellement, l’ensemble des buses (35) et (46) sont aptes à fournir un débit surfacique par face de l’ébauche (11) de fluide de refroidissement de 1500 l/min/m² maximum, préférentiellement de 600 à 1200 l/min/m². Ce fluide peut être propulsé par un gaz propulseur. Le fluide de refroidissement peut être de l’eau, de l’eau déionisée, un gaz liquéfié ou non, préférentiellement de l’émulsion d’eau, préférentiellement déionisée, et d’huile et des additifs de laminage, qui sert à la lubrification des cylindres (21) et (22) avec l’ébauche (11). Préférentiellement, l’eau déionisée a une résistivité supérieure à 105 kΩcm.Preferably, the set of nozzles (35) and (46) are capable of providing a surface flow per face of the blank (11) of cooling fluid of 1500 l/min/m² maximum, preferably of 600 to 1200 l/ min/m². This fluid can be propelled by a propellant gas. The cooling fluid can be water, deionized water, a liquefied or non-liquefied gas, preferably water emulsion, preferably deionized, and oil and rolling additives, which is used for lubrication cylinders (21) and (22) with the blank (11). Preferably, the deionized water has a resistivity greater than 105 kΩcm.
Dans un mode de réalisation, les buses du dispositif de refroidissement supérieur (35) sont mobiles et maintenues à distance constante de la surface supérieure de l’ébauche (11), préférentiellement en étant attachées au mécanisme qui maintient le cylindre (21). Cela permet d’assurer une meilleure répétabilité du refroidissement de l’ébauche (11). Dans un autre mode de réalisation, les buses (35) ne sont pas mobiles. Dans ce mode de réalisation non mobile moins couteux, il est nécessaire de piloter en conséquences les buses (35) qui arrosent les rives (111) ou à proximité des rives (111) par exemple dans le cas où les buses (35) produisent des jets (36) coniques. En effet, dans le cas des jets coniques (36) projetés par des buses (35) fixes, la distribution de fluide de refroidissement sur les rives (111) s’élargit au fur et à mesure que l’épaisseur de l’ébauche diminue lors des passes successives du schéma de laminage à chaud réversible. Les
Dans un mode de réalisation préféré, illustré par exemple non limitatif en
Dans un mode de réalisation préféré illustré par l’exemple non limitatif de la
Dans un mode de réalisation préféré illustré par un exemple non limitatif de la
Dans un autre mode de réalisation préféré illustré par un exemple non limitatif en figures 4 et 13, le dispositif de refroidissement supérieur comprend au moins une paire de rampes (303 et 304) de buses (353, 354), préférentiellement 3 paires de rampes (303 et 304), dans chaque paire de rampes (303 et 304), les jets de fluide de refroidissement (363, 364) étant orientés en opposition, la différence β – α/2 étant positive ou nulle, préférablement nulle, α étant l’angle du cône du jet de fluide de refroidissement produit par les buses et β étant l’angle d’inclinaison que fait l’axe des buses (353, 354) avec la droite V perpendiculaire à la face supérieure de l’ébauche (11), les surfaces aspergées (513, 514) de l’ébauche (11) par les jets (363, 364) se recouvrant préférentiellement d’un facteur entre 1/3 et 2/3, préférentiellement 1/2, et le dispositif de refroidissement inférieur comprend au moins une rampe (40) de buses (45), préférentiellement 8 rampes (40), dont les jets de fluide de refroidissement (46) sont coniques et d’axe substantiellement normal à l’ébauche (11). Préférablement, l’ébauche (11) est substantiellement horizontale. Les angles sont schématisés dans le cas général sur la
Dans un autre mode de réalisation préféré schématisé non limitativement en
Dans un autre mode de réalisation préféré illustré non limitativement par la
Un exemplede procédé de laminage à chaud d’alliages d’aluminium comprend les étapes successives deAn example of a hot rolling process for aluminum alloys includes the successive steps of
- approvisionnement d’une plaque de laminage en alliage d’aluminium optionnellement plaqué à une température d’entrée de laminage à chaud,supply of an aluminum alloy rolling plate optionally plated at a hot rolling entry temperature,
- réalisation d’une pluralité de passes de laminage à chaud et/ou de refroidissement avec le laminoir à chaud réversible utilisable pour l’invention, le système de refroidissement servant au moins une fois,performing a plurality of hot rolling and/or cooling passes with the reversible hot rolling mill usable for the invention, the cooling system being used at least once,
- transfert de l’ébauche (11) ou du produit fini sous forme de tôle ou bande à une température de sortie de laminage à chaud pour la suite du procédé de transformation à chaud.transfer of the blank (11) or the finished product in sheet or strip form to a hot rolling exit temperature for the continuation of the hot forming process.
La largeur minimum de l’ébauche (11) peut prendre typiquement les valeurs de 100mm, 200mm, 300mm, 400mm,500mm, 700mm, 800mm, 900mm et 1000mm. La largeur maximum de l’ébauche (11) peut prendre typiquement les valeurs de 1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 3500mm, 4000mm, 4500mm et 5000mm.The minimum width of the blank (11) can typically take the values of 100mm, 200mm, 300mm, 400mm, 500mm, 700mm, 800mm, 900mm and 1000mm. The maximum width of the blank (11) can typically take the values of 1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 3500mm, 4000mm, 4500mm and 5000mm.
L’épaisseur minimum de l’ébauche (11) peut prendre typiquement les valeurs de 5mm, 6.35mm, 10 mm, 12mm, 12.7mm, 15mm, 20mm, 30mm, 40 mm, 50mm, 60 mm, 70 mm, 80mm, 90 mm 100mm, 110 mm 120mm, 130 mm, 150 mm, 200 mm et 250mm. L’épaisseur maximum de l’ébauche (11), qui typiquement est proche de celle de la plaque coulée, peut prendre typiquement les valeurs de 300 mm, 350mm, 400mm, 450mm, 500mm, 550mm, 600mm, 650mm, 700mm et 800mm.The minimum thickness of the blank (11) can typically take the values of 5mm, 6.35mm, 10mm, 12mm, 12.7mm, 15mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm, 60mm, 70mm, 80mm, 90 mm 100mm, 110mm 120mm, 130mm, 150mm, 200mm and 250mm. The maximum thickness of the blank (11), which is typically close to that of the cast plate, can typically take the values of 300mm, 350mm, 400mm, 450mm, 500mm, 550mm, 600mm, 650mm, 700mm and 800mm.
La longueur minimum de l’ébauche (11) peut prendre typiquement les valeurs de 2m, 3 m, 4m, 5m. La longueur maximum de l’ébauche (11) peut prendre typiquement les valeurs de 6m, 7m, 8m, 9m 10 m, 15m, 20m, 30m, 40m, 50m, 75m, 100m, 150m, 200 m, 300m, 400m. Deux contraintes agissent pour limiter la longueur maximum de l’ébauche (11). La première est la quantité de métal de la plaque de laminage avant le début de laminage à chaud. L’ordre de grandeur de la longueur maximale sera dans ce cas la longueur de la plaque avant le début du laminage du laminage à chaud divisé par l’épaisseur de l’ébauche à la fin de laminage à chaud multiplié par l’épaisseur de la plaque avant le début du laminage à chaud. La seconde limitation de la longueur de l’ébauche dépend de l’installation industrielle dans laquelle est installée le laminoir à chaud. Par exemple non limitatif, si l’installation industrielle est constituée d’un laminoir à chaud réversible suivi d’un laminoir à chaud en tandem ou d’un second laminoir à chaud réversible, la longueur maximum est imposée par la distance entre le laminoir réversible utilisable pour le procédé selon l’invention et le laminoir tandem ou le second laminoir à chaud réversible. Cela implique que toute les configurations de longueurs, d’épaisseurs, avant et après laminage à chaud ci-dessus énumérées peuvent ne pas être toutes faisables en fonction de l’installation industrielle.The minimum length of the blank (11) can typically take the values of 2m, 3m, 4m, 5m. The maximum length of the blank (11) can typically take the values of 6m, 7m, 8m, 9m, 10m, 15m, 20m, 30m, 40m, 50m, 75m, 100m, 150m, 200m, 300m, 400m. Two constraints act to limit the maximum length of the blank (11). The first is the amount of metal in the rolling plate before the start of hot rolling. The order of magnitude of the maximum length will in this case be the length of the plate before the start of hot rolling rolling divided by the thickness of the blank at the end of hot rolling multiplied by the thickness of the plate before the start of hot rolling. The second limitation of the length of the blank depends on the industrial installation in which the hot rolling mill is installed. For example, without limitation, if the industrial installation consists of a reversible hot rolling mill followed by a tandem hot rolling mill or a second reversible hot rolling mill, the maximum length is imposed by the distance between the reversible rolling mill usable for the method according to the invention and the tandem rolling mill or the second reversible hot rolling mill. This implies that all the configurations of lengths, thicknesses, before and after hot rolling listed above may not all be feasible depending on the industrial installation.
La plaque est approvisionnée à une température d’entrée de laminage à chaud. Elle peut avoir été réchauffée et/ou homogénéisée.The plate is fed at a hot rolling inlet temperature. It may have been reheated and/or homogenized.
Le laminoir à chaud réversible utilisable pour le procédé selon l’invention réalise une pluralité de passes de laminage à chaud et/ou de refroidissement avec le laminoir à chaud. Il peut donc y avoir des passes de refroidissements sans laminage, donc sans réduction d’épaisseur de l’ébauche. Cette fonction est avantageuse car elle permet d’augmenter la capacité de refroidissement du système de refroidissement si nécessaire. Il peut y avoir aussi des passes de laminage sans refroidissement, mais le procédé selon l’invention comprend au moins une passe avec un refroidissement avec le système de refroidissement selon l’invention. La plaque étant approvisionnée à la température d’entrée de laminage à chaud, il n’y a de préférence pas de refroidissement avant la première passe de laminage. Les opérations telles que la coupe des extrémités, le rivage, la coupe de l’ébauche en plusieurs ébauches plus petites, mise en attente de l’ébauche, rotation de l’ébauche pour changer l’orientation du laminage à chaud de l’ébauche (11) ou de la plaque sont des opérations usuelles pendant un laminage à chaud. Les exemples des étapes mentionnées ne sont pas limitatifs. La présence desdites opérations usuelles n’est pas une interruption du laminage à chaud et ne limite pas la portée de l’invention car elles font partie des opérations usuelles de laminage à chaud.The reversible hot rolling mill usable for the process according to the invention carries out a plurality of hot rolling and/or cooling passes with the hot rolling mill. There can therefore be cooling passes without rolling, therefore without reducing the thickness of the blank. This feature is advantageous because it allows the cooling capacity of the cooling system to be increased if necessary. There may also be rolling passes without cooling, but the method according to the invention comprises at least one pass with cooling with the cooling system according to the invention. Since the plate is fed to the hot rolling inlet temperature, there is preferably no cooling before the first rolling pass. Operations such as end cutting, edging, cutting the blank into several smaller blanks, holding the blank, rotating the blank to change the orientation of hot rolling the blank (11) or the plate are usual operations during hot rolling. The examples of the steps mentioned are not limiting. The presence of said usual operations is not an interruption of hot rolling and does not limit the scope of the invention because they are part of the usual hot rolling operations.
L’ébauche est ensuite transférée à une température de sortie de laminage à chaud du laminoir réversible utilisable pour le procédé selon l’invention. La température de sortie de laminage à chaud est de préférence au moins 200°C, de préférence au moins 220 °C, de manière préférée au moins 240°C et préférentiellement au moins 260 °C. Cette température de sortie de laminage chaud est une température compatible pour réaliser un second laminage à chaud. L’ébauche (11) peut être transférée vers toute étape usuelle sur un train à chaud : laminoir tandem à chaud, deuxième laminoir réversible à chaud, bobinage à chaud ou débitage à chaud.The blank is then transferred to a hot rolling exit temperature of the reversible rolling mill that can be used for the process according to the invention. The hot rolling exit temperature is preferably at least 200°C, preferably at least 220°C, more preferably at least 240°C and more preferably at least 260°C. This hot rolling exit temperature is a compatible temperature for carrying out a second hot rolling. The blank (11) can be transferred to any usual stage on a hot mill: hot tandem rolling mill, second hot reversible rolling mill, hot coiling or hot cutting.
Préférentiellement, l’ébauche comprend un alliage d’aluminium de la série AA6xxx, AA5xxx, AA7xxx, AA3xxx, AA2xxx. Préférentiellement l’ébauche comprend un alliage choisi parmi AA3003, AA3004, AA3207, AA3104, AA4017, AA4025, AA5006, AA5052, AA5083, AA5086, AA5088, AA5154, AA5182, AA5251, AA5383, AA5754, AA5844, AA6005, AA6009, AA6013, AA6014, AA6016, AA6022, AA6056, AA6061, AA6111, AA6181, AA6216, AA6316, AA6451, AA6501, AA6502, AA6603, AA6605, AA6607, AA7072 AA7075, et un alliage de composition, en % en poids, Si<0.5, de préférence <0.3, Fe<0.7, de préférence <0.3, Mn <1.9, de préférence 1-1.5, Cu<1.5, de préférence 0.5-1, de préférence 0.5-0.8, Ti<0.15, de préférence <0.1, Mg <0.5, de préférence <0.3, de préférence <0.05, reste en aluminium et les inévitables impuretés 0.05 maximum chacune et 0.15 leur totalité. Optionnellement l’ébauche est plaquée sur une ou deux faces, avec un ou plusieurs alliages d’aluminium des séries AA1xxx, AA4xxx ou AA7xxxx, et préférentiellement AA4004, AA4104, AA4045, AA4343, AA7072.Preferably, the blank comprises an aluminum alloy of the AA6xxx, AA5xxx, AA7xxx, AA3xxx, AA2xxx series. Preferentially the draft includes an alloy chosen from AA3003, AA3004, AA3207, AA3104, AA4017, AA4025, AA5006, AA5052, AA5083, AA5086, AA5088, AA5154, AA5182, AA5251, AA538 , AA6016, AA6022, AA6056, AA6061, AA6111, AA6181, AA6216, AA6316, AA6451, AA6501, AA6502, AA6603, AA6605, AA6607, AA7072 AA7075, and an alloy of composition, in % by weight, preferably <0.5, Si<0.5, 0.3, Fe<0.7, preferably <0.3, Mn <1.9, preferably 1-1.5, Cu<1.5, preferably 0.5-1, preferably 0.5-0.8, Ti<0.15, preferably <0.1, Mg <0.5, preferably <0.3, preferably <0.05, remains aluminum and the inevitable impurities 0.05 maximum each and 0.15 in total. Optionally, the blank is plated on one or two sides, with one or more aluminum alloys from the AA1xxx, AA4xxx or AA7xxxx series, and preferably AA4004, AA4104, AA4045, AA4343, AA7072.
Préférentiellement, l’hétérogénéité de la température surfacique de l’ébauche (11) après son dégagement de l’emprise du laminoir et du dispositif de refroidissement est inférieure à 20°C et préférentiellement inférieure à 10°C. Cette caractéristique, obtenue grâce au système de refroidissement utilisable pour le procédé selon l’invention, est utile pour améliorer la répétabilité des propriétés métallurgiques des produits. L’hétérogénéité de l’ébauche (11) est définie comme la différence entre la température du point le plus chaud de l’ébauche (11) avec la température du point le plus froid de l’ébauche (11) sauf sur les rives (111) et/ou sauf sur les extrémités (112) et alternativement comme la différence entre la température du point le plus chaud de l’ébauche (11) avec la température du point le plus froid de l’ébauche (11).Preferably, the heterogeneity of the surface temperature of the blank (11) after its release from the grip of the rolling mill and the cooling device is less than 20°C and preferably less than 10°C. This characteristic, obtained thanks to the cooling system usable for the process according to the invention, is useful for improving the repeatability of the metallurgical properties of the products. The heterogeneity of the blank (11) is defined as the difference between the temperature of the hottest point of the blank (11) with the temperature of the coldest point of the blank (11) except on the edges ( 111) and/or except on the ends (112) and alternatively as the difference between the temperature of the hottest point of the blank (11) with the temperature of the coldest point of the blank (11).
Avec un laminoir à chaud sans l’utilisation de système de refroidissement utilisable pour le procédé de l’invention, les rives (111) sont naturellement plus froides que le reste de l’ébauche (11) compte tenu de la surface d’échange thermique du chant (1111). La plus basse température des rives (111) est une cause des criques ou fissures sur les rives qui réduisent la largeur utile de l’ébauche ou qui peuvent provoquer sa rupture. Les rives (111) de l’ébauche (11) sont donc préférentiellement moins refroidies que le reste de l’ébauche en aspergeant moins les rives que le reste de l’ébauche (11). Préférentiellement, les buses (35) et (45) dont les jets (36) et (46) pourraient arroser les rives (111) sont fermées pour ne pas arroser lesdites rives (111). Les
Avec un laminoir à chaud sans l’utilisation de système de refroidissement utilisable pour le procédé de l’invention, les extrémités (112) sont naturellement plus froides que le reste de l’ébauche (11) compte tenu de la surface d’échange thermique supplémentaire aux extrémités. La température plus basse des extrémités (112) est une cause de refus d’engagement de l’ébauche lors du laminage à chaud. Avec un laminoir utilisable pour le procédé de l’invention, les extrémités (112) sont donc préférentiellement moins refroidies que le reste de l’ébauche en aspergeant moins les extrémités (112) que le reste de l’ébauche (11). Préférentiellement, les buses (35) et (45) dont les jets (36) et (46) pourraient arroser les extrémités (112) sont fermées lors du passage de ces extrémités. Cette fonction est préférentiellement réalisable par l’alimentation individuelle de chaque buse (35) et (45) par une vanne à réponse rapide (49) dont avantageusement le temps de réponse est inférieur à 1 s, préférentiellement inférieur à 0.5s, et plus préférentiellement inférieur à 0,2s. Les vannes à réponse rapide (49) sont illustrées par l’exemple non limitatif des figures 5a et 5b.With a hot rolling mill without the use of a cooling system that can be used for the method of the invention, the ends (112) are naturally colder than the rest of the blank (11) given the heat exchange surface. extra at the ends. The lower temperature of the ends (112) is a cause of refusal of engagement of the blank during hot rolling. With a rolling mill that can be used for the process of the invention, the ends (112) are therefore preferably less cooled than the rest of the blank by spraying the ends (112) less than the rest of the blank (11). Preferably, the nozzles (35) and (45) whose jets (36) and (46) could spray the ends (112) are closed during the passage of these ends. This function is preferably achievable by the individual supply of each nozzle (35) and (45) by a quick-response valve (49) whose response time is advantageously less than 1 s, preferably less than 0.5s, and more preferably less than 0.2s. The fast response valves (49) are illustrated by the non-limiting example of Figures 5a and 5b.
Le fluide de refroidissement est préférentiellement en caléfaction sur l’ébauche. La caléfaction est une fine couche de vapeur qui apparait entre un fluide sur une surface dont la température est suffisamment élevée (effet Leidenfrost). Ceci est avantageux car cela assure un échange thermique homogène par rapport à la situation où il y a des zones de la surface sur laquelle le fluide n’est pas en caléfaction.The cooling fluid is preferably in calefaction on the blank. Calefaction is a thin layer of vapor that appears between a fluid on a surface whose temperature is high enough (Leidenfrost effect). This is advantageous because it ensures a homogeneous heat exchange compared to the situation where there are areas of the surface on which the fluid is not in calefaction.
Préférentiellement, un modèle thermique calcule la largeur d’arrosage et choisit le mode de refroidissement aux extrémités (112), préférentiellement le modèle thermique prérègle le système hydraulique qui alimente les rampe (30) et (40), puis à chaque passe le modèle thermique compare la température souhaitée avec la température calculée ou mesurée de l’ébauche (11), et le modèle thermique commande les vannes (49) des buses (35) et (45) en fonction de la position de l’ébauche (11), préférentiellement le modèle thermique gère de façon différente les buses supérieures (35) et inférieures (45).Preferably, a thermal model calculates the sprinkling width and chooses the mode of cooling at the ends (112), preferably the thermal model presets the hydraulic system which supplies the booms (30) and (40), then at each pass the thermal model compares the desired temperature with the calculated or measured temperature of the blank (11), and the thermal model controls the valves (49) of the nozzles (35) and (45) according to the position of the blank (11), preferentially, the thermal model manages the upper (35) and lower (45) nozzles differently.
Préférentiellement, le principe de la commande du système de refroidissement est tel que schématisé en
Le niveau d’hétérogénéité maximum de température de l’ébauche (11) souhaité avec ou sans les rives (111) et ou les extrémités (112), la température souhaitée sont des choix métallurgiques qui dépendent des produits à produire. Préférentiellement la commande du système de refroidissement est intégrée au système de commande du laminoir à chaud réversible qui contrôle les paramètres de laminage.The maximum level of temperature heterogeneity of the blank (11) desired with or without the edges (111) and/or the ends (112), the desired temperature are metallurgical choices which depend on the products to be produced. Preferably, the control of the cooling system is integrated into the control system of the reversible hot rolling mill which controls the rolling parameters.
Préférentiellement, le dispositif thermique ne refroidit pas la surface de l’ébauche (11) en dessous de la température de Leidenfrost du fluide de refroidissement. La température de Leidenfrost est la température au-dessus de laquelle le fluide de refroidissement est en caléfaction. La température de Leidenfrost du liquide de refroidissement pulvérisé sur l’ébauche dépend de la nature du liquide de refroidissement et de son débit surfacique. La valeur de cette température est typiquement et de manière approximative d’environ 300°C pour le fluide de refroidissement typique, une émulsion et d’huile et d’additifs de laminage, ce qui est inférieur aux températures usuelles de laminage à chaud sur un laminoir réversible. Le système de refroidissement peut provoquer une forte hétérogénéité de température entre la surface et le cœur de l’ébauche (11). En arrosant trop longtemps ou trop intensément l’ébauche (11), la température de surface de l’ébauche (11) est susceptible d’être momentanément inférieure à la température de Leidenfrost, ce qui augmenterait notablement le risque de perte du contrôle thermique en valeur moyenne et en homogénéité de l’ébauche (11) ainsi refroidie. Le modèle thermique contrôle donc à chaque passe que l’arrosage prévu à la passe suivante ne risque pas de générer une température d’ébauche inférieure à la température de Leidenfrost.Preferably, the thermal device does not cool the surface of the blank (11) below the Leidenfrost temperature of the cooling fluid. The Leidenfrost temperature is the temperature above which the coolant is in calefaction. The Leidenfrost temperature of the coolant sprayed on the blank depends on the nature of the coolant and its surface flow rate. The value of this temperature is typically and approximately around 300°C for the typical coolant, an emulsion of oil and rolling additives, which is lower than the usual hot rolling temperatures on a reversible rolling mill. The cooling system can cause a strong temperature heterogeneity between the surface and the core of the blank (11). By watering the blank (11) too long or too intensely, the surface temperature of the blank (11) is likely to be momentarily lower than the Leidenfrost temperature, which would significantly increase the risk of loss of thermal control in average value and in homogeneity of the blank (11) thus cooled. The thermal model therefore checks at each pass that the watering planned for the next pass does not risk generating a roughing temperature lower than the Leidenfrost temperature.
Préférentiellement, la vitesse moyenne typique de refroidissement V de la température moyenne de l’ébauche (11) pendant le passage de l’ébauche (11) entre les enveloppes convexes supérieure (52) et inférieure (62) est de l’ordre de V= C/e, ou V est en °C/s, e est l’épaisseur de l’ébauche en mm, et C est une valeur constante qui vaut entre 400 et 1000, préférentiellement entre 600 et 900, plus préférentiellement entre 700 et 800. La formule V=C/e est une approximation qui requiert en particulier que la surface de l’ébauche (11) reste supérieure à la température de Leidenfrost. La diminution de la température moyenne DT en degré °C de l’ébauche (11) après avoir traversé les enveloppes convexes supérieures (52) et inférieure (62) du système de refroidissement est typiquement de l’ordre DT = C/e*d, d étant la durée de passage d’un point de l’ébauche (11) entre lesdites enveloppes convexes, la vitesse de l’ébauche (11) étant constante. Cette formule est une approximation qui requiert en particulier que la surface de l’ébauche (11) reste supérieure à la température de Leidenfrost. Préférentiellement, la plage d’épaisseur de l’ébauche (11) pour l’application desdites formules a pour minimum 25mm, préférentiellement 50, préférentiellement 75mm, préférentiellement 100mm, préférentiellement 110mm et a pour maximum 200mm, préférentiellement 175mm, préférentiellement 150mm, préférentiellement 140mm, préférentiellement 130mm, préférentiellement 125mm, préférentiellement 120mm.Preferably, the typical average cooling speed V of the average temperature of the blank (11) during the passage of the blank (11) between the upper (52) and lower (62) convex envelopes is of the order of V = C/e, where V is in °C/s, e is the thickness of the blank in mm, and C is a constant value which is between 400 and 1000, preferably between 600 and 900, more preferably between 700 and 800. The formula V=C/e is an approximation which requires in particular that the surface of the blank (11) remains above the Leidenfrost temperature. The decrease in the average temperature DT in degrees °C of the preform (11) after having passed through the upper (52) and lower (62) convex envelopes of the cooling system is typically of the order DT = C/e*d , d being the passage time of a point of the blank (11) between said convex envelopes, the speed of the blank (11) being constant. This formula is an approximation which requires in particular that the surface of the blank (11) remains above the Leidenfrost temperature. Preferably, the thickness range of the blank (11) for the application of said formulas has a minimum of 25mm, preferentially 50, preferentially 75mm, preferentially 100mm, preferentially 110mm and a maximum of 200mm, preferentially 175mm, preferentially 150mm, preferentially 140mm , preferably 130mm, preferably 125mm, preferably 120mm.
Dans un mode de réalisation préféré, le temps de cycle du laminage à chaud de une ébauche (11) en alliage AA6xxx , préférentiellement en alliage AA6016, est diminué d’au moins 30 secondes, préférentiellement d’au moins 60 secondes, plus préférentiellement d’au moins 90 secondes avec le procédé selon l’invention, par rapport au laminage sans l’aide dudit procédé. Dans un mode de réalisation préféré, le temps de cycle du laminage à chaud d’une ébauche (11) en l’alliage AA5182 est préférentiellement diminué d’au moins 15 secondes pour, préférentiellement de 20 s, plus préférentiellement de 45s par rapport au laminage sans l’aide dudit procédé. Le temps de cycle est la durée entre le début de la première passe et la fin de la dernière passe de laminage à chaud avec le laminoir à chaud réversible utilisable pour le procédé de l’invention.In a preferred embodiment, the hot rolling cycle time of a blank (11) in AA6xxx alloy, preferably in AA6016 alloy, is reduced by at least 30 seconds, preferably by at least 60 seconds, more preferably by at least 90 seconds with the method according to the invention, compared to rolling without the aid of said method. In a preferred embodiment, the hot rolling cycle time of a blank (11) made of the AA5182 alloy is preferentially reduced by at least 15 seconds to, preferentially by 20 s, more preferentially by 45 s compared to the rolling without the aid of said process. The cycle time is the duration between the start of the first pass and the end of the last hot rolling pass with the reversible hot rolling mill that can be used for the process of the invention.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le système de refroidissement est utilisé préférentiellement une seule fois de façon à diminuer la température moyenne de l’ébauche d’au moins 50°C jusqu’à une température moyenne supérieure à 400°C, en moins de 10 secondes préférentiellement en moins 8 secondes pour une ébauche (11) d’une épaisseur d’au plus de 114 mm.In another preferred embodiment, the cooling system is preferably used only once so as to reduce the average temperature of the blank by at least 50° C. to an average temperature greater than 400° C., in less 10 seconds preferably in less than 8 seconds for a blank (11) with a thickness of at most 114 mm.
Dans un mode de réalisation, le système de refroidissement permet de contrôler la température de l’ébauche (11) sur un chemin thermique prédéfini pendant le laminage à chaud. Le chemin thermique est l’évolution de la température de l’ébauche (11) pendant la durée du laminage à chaud. Le chemin thermique est un choix métallurgique qui dépend de l’alliage, des propriétés souhaitées du produit fini et des capacités du laminoir à chaud.In one embodiment, the cooling system allows the temperature of the blank (11) to be controlled over a predefined thermal path during hot rolling. The thermal path is the evolution of the temperature of the blank (11) during the duration of hot rolling. The thermal path is a metallurgical choice that depends on the alloy, the desired properties of the finished product and the capabilities of the hot rolling mill.
Dans un mode de réalisation préféré, le système de refroidissement permet de contrôler l’ébauche (11) sur un chemin thermique isotherme. Un chemin thermique est isotherme si la température de l’ébauche (11) pendant le laminage à chaud ne varie pas de plus ou moins 10°C par rapport à la température de la plaque juste avant le début du laminage à chaud. Préférentiellement, la température de l’ébauche (11) reste substantiellement égale à la température de la plaque avant le début du laminage à chaud.In a preferred embodiment, the cooling system makes it possible to control the blank (11) on an isothermal thermal path. A thermal path is isothermal if the temperature of the blank (11) during hot rolling does not vary by plus or minus 10°C with respect to the temperature of the plate just before the start of hot rolling. Preferably, the temperature of the blank (11) remains substantially equal to the temperature of the plate before the start of hot rolling.
Description détaillée de certains modes de réalisationDetailed Description of Certain Embodiments
Dans un premier mode de réalisation illustré par la
Dans ce premier mode de réalisation, il y a préférentiellement un second système de refroidissement de l’autre côté dudit laminoir réversible à chaud dont la
Ce système est avantageux car il permet la meilleure maitrise de la température de l’ébauche en cours de son laminage réversible et ce à chaque passe, ce qui est profitable pour la qualité métallurgique du produit et pour la productivité dudit laminoir réversible.This system is advantageous because it allows better control of the temperature of the blank during its reversible rolling and this at each pass, which is beneficial for the metallurgical quality of the product and for the productivity of said reversible rolling mill.
D’autres exemples non limitatifs du premier mode de réalisation sont donnés par la
Dans le premier mode de réalisation préféré, le temps de cycle du laminage à chaud de l’ébauche (11) est préférentiellement diminué d’au moins 30 secondes pour les alliages AA6xxx, préférentiellement pour l’alliage AA6016, préférentiellement de 60s, plus préférentiellement de 90s.In the first preferred embodiment, the hot rolling cycle time of the blank (11) is preferentially reduced by at least 30 seconds for the AA6xxx alloys, preferentially for the AA6016 alloy, preferentially by 60s, more preferentially from 90s.
Dans le premier mode de réalisation préféré, le temps de cycle du laminage à chaud de l’ébauche (11) est préférentiellement diminué d’au moins 15 secondes pour l’alliage AA5182, préférentiellement de 20 s, plus préférentiellement de 45s.In the first preferred embodiment, the hot rolling cycle time of the blank (11) is preferentially reduced by at least 15 seconds for the AA5182 alloy, preferentially by 20 s, more preferentially by 45s.
Un second mode de réalisation est un système de refroidissement permettant de refroidir rapidement une ébauche (11) pendant un laminage à chaud.A second embodiment is a cooling system for rapidly cooling a blank (11) during hot rolling.
Ce mode de réalisation est conçu pour arroser chaque point de l’ébauche (11) pendant 10s, préférentiellement 8 secondes. L’homme de l’art saura adapter les caractéristiques ci-dessous à son laminoir particulier et à la vitesse de l’ébauche (11).This embodiment is designed to spray each point of the blank (11) for 10s, preferably 8 seconds. Those skilled in the art will know how to adapt the characteristics below to their particular rolling mill and to the speed of the roughing (11).
Dans un mode de réalisation préféré du second mode de réalisation préféré, illustré de façon non limitative par la
Dans un autre mode de réalisation préféré du second mode de réalisation préféré, illustré de façon non limitative par la
Dans le second mode de réalisation préféré, le système de refroidissement est utilisé préférentiellement une seule fois de façon à diminuer la température moyenne de l’ébauche (11) d’au moins 50°C jusqu’à une température moyenne supérieure à 400°C, en moins de 10 secondes préférentiellement en moins 8 secondes pour une ébauche (11) d’une épaisseur d’au plus de 114 mm comme montré en
Dans un autre mode de réalisation, il est possible de refroidir plus l’ébauche (11) par exemple en faisant deux passages sous le système de refroidissement.In another embodiment, it is possible to further cool the blank (11), for example by making two passes under the cooling system.
Dans un autre mode de réalisation, il est possible de refroidir de 50°C une ébauche plus épaisse en diminuant la vitesse de passage de l’ébauche (11) ou en agrandissant la longueur des surfaces aspergées (51) et (61). Par exemple non limitatif, une ébauche (11) de 140mm peut être refroidie de 50°C en au moins 15 secondes, préférentiellement au moins 10 secondes comme montré en
Dans un autre mode de réalisation, la vitesse moyenne typique de refroidissement V de la température moyenne de l’ébauche (11) pendant le passage de l’ébauche (11) entre les enveloppes convexes supérieure (52) et inférieure (62) est de l’ordre de V= C/e, ou V est en °C/s, e est l’épaisseur de l’ébauche en mm, et C est une valeur constante qui vaut entre 400 et 1000, préférentiellement entre 600 et 900, plus préférentiellement entre 700 et 800. La formule V=C/e est une approximation qui requiert en particulier que la surface de l’ébauche (11) reste supérieure à la température de Leidenfrost. La diminution de la température moyenne DT en degré °C de l’ébauche (11) après avoir traversé les enveloppes convexes supérieures (52) et inférieure (62) du système de refroidissement est typiquement de l’ordre DT = C/e*d, d étant la durée de passage d’un point de l’ébauche (11) entre lesdites enveloppes convexes, la vitesse de l’ébauche (11) étant constante. Cette formule est une approximation qui requiert en particulier que la surface de l’ébauche (11) reste supérieure à la température de Leidenfrost. Préférentiellement, la plage d’épaisseur de l’ébauche (11) pour l’application desdites formules a pour minimum 25mm, préférentiellement 50, préférentiellement 75mm, préférentiellement 100mm, préférentiellement 110mm et a pour maximum 200mm, préférentiellement 175mm, préférentiellement 150mm, préférentiellement 140mm, préférentiellement 130mm, préférentiellement 125mm, préférentiellement 120mm.In another embodiment, the typical average cooling rate V of the average temperature of the blank (11) during the passage of the blank (11) between the upper (52) and lower (62) convex envelopes is the order of V= C/e, where V is in °C/s, e is the thickness of the blank in mm, and C is a constant value which is between 400 and 1000, preferably between 600 and 900, more preferably between 700 and 800. The formula V=C/e is an approximation which requires in particular that the surface of the blank (11) remains above the Leidenfrost temperature. The decrease in the average temperature DT in degrees °C of the preform (11) after having passed through the upper (52) and lower (62) convex envelopes of the cooling system is typically of the order DT = C/e*d , d being the passage time of a point of the blank (11) between said convex envelopes, the speed of the blank (11) being constant. This formula is an approximation which requires in particular that the surface of the blank (11) remains above the Leidenfrost temperature. Preferably, the thickness range of the blank (11) for the application of said formulas has a minimum of 25mm, preferentially 50, preferentially 75mm, preferentially 100mm, preferentially 110mm and a maximum of 200mm, preferentially 175mm, preferentially 150mm, preferentially 140mm , preferably 130mm, preferably 125mm, preferably 120mm.
Le procédé de laminage d’un alliage d’aluminium de la série AA6xxx selon l’invention comprend les étapes :The process for rolling an aluminum alloy of the AA6xxx series according to the invention comprises the steps:
- coulée d’une plaque de laminage en alliage de la série AA6xxx,casting of an alloy rolling plate of the AA6xxx series,
- homogénéisation de la plaque de laminage, suivie optionnellement d’un réchauffage,homogenization of the rolling plate, optionally followed by reheating,
- premier laminage à chaud pour transformer la plaque de laminage en une ébauche ayant une première épaisseur de sortie à partir d’une première température de début de laminage à chaud,first hot rolling to transform the rolling slab into a blank having a first output thickness from a first hot rolling start temperature,
- refroidissement de l’ébauche ainsi obtenue avec une vitesse moyenne typique de refroidissement de la température moyenne de l’ébauche de l’ordre de V= C/e jusqu’à une seconde température de début de second laminage à chaud, où V est en °C/s, e est l’épaisseur de l’ébauche en mm, et C est une valeur constante qui vaut entre 400 et 1000, préférentiellement entre 600 et 900, plus préférentiellement entre 700 et 800,cooling of the blank thus obtained with a typical average cooling rate from the average temperature of the blank of the order of V= C/e down to a second temperature at the start of the second hot rolling, where V is in °C/s, e is the thickness of the blank in mm, and C is a constant value which is between 400 and 1000, preferably between 600 and 900, more preferably between 700 and 800,
- second laminage à chaud pour transformer l’ébauche ainsi refroidie en une bande à l’épaisseur finale de laminage à chaud dans des conditions de déformation et de température telles que la bande soit recristallisée à au moins 50%,second hot rolling to transform the blank thus cooled into a strip with the final hot rolling thickness under deformation and temperature conditions such that the strip is recrystallized to at least 50%,
- laminage à froid de la bande en une tôle mince.cold rolling the strip into a thin sheet.
Le premier laminage à chaud et le refroidissement sont effectués de préférence avec un laminoir réversible à chaud utilisable pour l’invention. Lors du refroidissement de l’étape d le système de refroidissement est utilisé préférentiellement une seule fois de façon à diminuer préférentiellement la température moyenne avec une vitesse moyenne typique de refroidissement de la température moyenne de l’ébauche d’au moins 50°C jusqu’à une température moyenne supérieure à 400°C. Préférentiellement, la plage d’épaisseur de l’ébauche lors de ce refroidissement a pour minimum 25mm, préférentiellement 50, préférentiellement 75mm, préférentiellement 100mm, préférentiellement 110mm et a pour maximum 200mm, préférentiellement 175mm, préférentiellement 150mm, préférentiellement 140mm, préférentiellement 130mm, préférentiellement 125mm, préférentiellement 120mm.The first hot rolling and the cooling are preferably carried out with a reversible hot rolling mill which can be used for the invention. During the cooling of step d, the cooling system is preferably used only once so as to preferentially reduce the average temperature with a typical average rate of cooling of the average temperature of the blank of at least 50° C. down to at an average temperature above 400°C. Preferably, the thickness range of the blank during this cooling has a minimum of 25mm, preferably 50, preferably 75mm, preferably 100mm, preferably 110mm and a maximum of 200mm, preferably 175mm, preferably 150mm, preferably 140mm, preferably 130mm, preferably 125mm, preferably 120mm.
Dans un mode de réalisation préféré, lors du refroidissement de l’étape d le système de refroidissement est utilisé préférentiellement une seule fois de façon à diminuer la température moyenne de l’ébauche d’au moins 50°C jusqu’à une température moyenne supérieure à 400°C, en moins de 10 secondes préférentiellement en moins 8 secondes pour une ébauche (11) d’une épaisseur d’au plus de 114mm.In a preferred embodiment, during the cooling of step d, the cooling system is preferably used only once so as to reduce the average temperature of the blank by at least 50° C. to a higher average temperature at 400° C., in less than 10 seconds, preferably in less than 8 seconds for a blank (11) with a thickness of at most 114 mm.
Les inventeurs ont trouvé de façon surprenante que ce procédé permet d’améliorer la productivité tout en conservant des propriétés mécaniques, de qualité de surface et de résistance à la corrosion au moins égales à celles obtenues sans le procédé selon l’invention. Ces produits peuvent être particulièrement utiles dans l’industrie automobile en particulier pour réaliser des pièces extérieures de la carrosserie.The inventors have found, surprisingly, that this process makes it possible to improve productivity while retaining mechanical properties, surface quality and corrosion resistance at least equal to those obtained without the process according to the invention. These products can be particularly useful in the automotive industry, in particular for making exterior parts of the bodywork.
Parmi les alliages de la série AA6xxx, les alliages préférés sont AA6005, AA6009, AA6013, AA6014, AA6016, AA6022, AA6056, AA6061, AA6111, AA6181, AA6216, AA6316, AA6451, AA6501, AA6502, AA6603, AA6605, AA6607.Among the AA6xxx series alloys, the preferred alloys are AA6005, AA6009, AA6013, AA6014, AA6016, AA6022, AA6056, AA6061, AA6111, AA6181, AA6216, AA6316, AA6451, AA6501, AA6502, AA6602, AA6602, AA6602, AA6602, AA6602, 7.
Dans un mode de réalisation, la composition de la plaque en alliage de la série AA6xxx est un alliage comprenant en % de poids: Si : 0.5 – 0.8; Mg : 0.3 – 0.8; Cu :maximum 0.3; Mn : maximum 0.3; Fe maximum 0.5 ; Ti : maximum 0.15, reste en aluminium et les inévitables impuretés 0.05 maximum chacune et 0.15 leur totalité, et préférablement Si : 0.6 – 0.75; Mg : 0.5 – 0.6; Cu :maximum 0.1; Mn maximum 0.1; Fe 0.1 – 0.25 ; Ti : maximum 0.05, reste en aluminium et les inévitables impuretés 0.05 maximum chacune et 0.15 leur totalité.In one embodiment, the composition of the AA6xxx series alloy plate is an alloy comprising in % by weight: Si: 0.5 – 0.8; Mg: 0.3 – 0.8; Cu: maximum 0.3; Mn: maximum 0.3; Maximum Fe 0.5; Ti: maximum 0.15, aluminum remains and the inevitable impurities 0.05 maximum each and 0.15 their totality, and preferably Si: 0.6 – 0.75; Mg: 0.5 – 0.6; Cu: maximum 0.1; Min max 0.1; Fe 0.1 – 0.25; Ti: maximum 0.05, remains in aluminum and the inevitable impurities 0.05 maximum each and 0.15 in total.
Dans un autre mode de réalisation la composition de la plaque en alliage de la série AA6xxx est un alliage comprenant en % de poids: Si 0.7 – 1.3; Mg : 0.1 – 0.8; Cu :maximum 0.3; Mn : maximum 0.3; Fe maximum 0.5 ; Ti : maximum 0.15, reste en aluminium et les inévitables impuretés 0.05 maximum chacune et 0.15 leur totalité, et préférablement Si : 0.8 – 1.1; Mg : 0.2 – 0.6; Cu :maximum 0.1; Mn maximum 0.2; Fe 0.1 – 0.4 ; Ti : maximum 0.1, reste en aluminium et les inévitables impuretés 0.05 maximum chacune et 0.15 leur totalité.In another embodiment the composition of the alloy plate of the AA6xxx series is an alloy comprising in % by weight: Si 0.7 – 1.3; Mg: 0.1 – 0.8; Cu: maximum 0.3; Mn: maximum 0.3; Maximum Fe 0.5; Ti: maximum 0.15, aluminum remains and the inevitable impurities 0.05 maximum each and 0.15 in total, and preferably Si: 0.8 – 1.1; Mg: 0.2 – 0.6; Cu: maximum 0.1; Min max 0.2; Fe 0.1 – 0.4; Ti: maximum 0.1, remains in aluminum and the inevitable impurities 0.05 maximum each and 0.15 in total.
Après la coulée, la plaque est préférentiellement homogénéisée à une température entre 500 et 570°C., et préférablement entre 540 et 560°C typiquement pendant une durée d’au moins 4 heures, et préférablement pendant au moins 8 heures. Dans un mode de réalisation préféré, la température maximum de l’homogénéisation est au plus de 555°C. L’homogénéisation peut être en une étape ou en plusieurs étapes avec des températures croissantes pour diminuer le risque de brulure.After casting, the plate is preferably homogenized at a temperature between 500 and 570° C., and preferably between 540 and 560° C. typically for a period of at least 4 hours, and preferably for at least 8 hours. In a preferred embodiment, the maximum homogenization temperature is at most 555°C. Homogenization can be in one step or in several steps with increasing temperatures to reduce the risk of burning.
La plaque est ensuite laminée en une ébauche au cours d’un premier laminage à chaud sur un laminoir réversible. La température de début de laminage du premier laminage à chaud est préférentiellement supérieure à 470°C, plus préférablement au-dessus de 490°C, et encore plus préférablement au-dessus de 500°C. Préférablement, pendant ce premier laminage à chaud, la température est maintenue au-dessus de 450°C, préférablement au-dessus de 470°C et plus préférablement au-dessus de 490°C. Préférablement, la première épaisseur de sortie est entre 90mm et 140mm, préférentiellement entre 100 et 130mm, et plus préférentiellement entre 110mm et 120mm.The plate is then rolled into a blank during a first hot rolling on a reversing rolling mill. The rolling start temperature of the first hot rolling is preferably above 470°C, more preferably above 490°C, and even more preferably above 500°C. Preferably, during this first hot rolling, the temperature is maintained above 450°C, preferably above 470°C and more preferably above 490°C. Preferably, the first outlet thickness is between 90mm and 140mm, preferably between 100 and 130mm, and more preferably between 110mm and 120mm.
Cette épaisseur de l’ébauche est particulièrement intéressante dans les usines dont le train de laminage à chaud est constitué de successivement de deux laminoirs à chaud réversibles et optionnellement d’un laminoir en tandem à chaud. En effet, cette épaisseur d’ébauche correspond à l’épaisseur de l’ébauche lors de son transfert entre le premier laminoir réversible et le second laminoir réversible. Le refroidissement peut alors se fait sans aucune perte de temps.This thickness of the blank is particularly interesting in factories whose hot rolling train consists of two successively reversible hot rolling mills and optionally a hot tandem rolling mill. Indeed, this blank thickness corresponds to the thickness of the blank during its transfer between the first reversible rolling mill and the second reversible rolling mill. Cooling can then be done without any loss of time.
L’ébauche est alors refroidie suivant une vitesse de refroidissement d’au moins 5°C/s de la température moyenne de l’ébauche jusqu’à une seconde température de début de second laminage à chaud. Avantageusement le premier laminage à chaud et le refroidissement sont effectués avec un laminoir réversible à chaud utilisable pour le procédé selon l’invention, tel qu’illustré notamment par les figures 12 à 15.The blank is then cooled at a cooling rate of at least 5°C/s from the average temperature of the blank to a second temperature at the start of the second hot rolling. Advantageously, the first hot rolling and the cooling are carried out with a reversible hot rolling mill that can be used for the process according to the invention, as illustrated in particular by FIGS. 12 to 15.
Après refroidissement, l’ébauche est laminée avec un second laminage à chaud en une bande. Le second laminage à chaud peut être réalisé successivement sur plusieurs laminoirs à chaud, par exemple un second laminoir à chaud réversible suivi par un laminoir tandem ou sur le laminoir à chaud réversible ayant été utilisé pour le premier laminage à chaud suivi par un laminoir tandem. De façon préférable, la température de début du second laminage à chaud est entre 380 et 450°C, plus préférablement entre 400 et 440°C, et plus préférablement entre 420 et 435°C. La bande est laminée jusqu’à une épaisseur finale de laminage à chaud dans des conditions telle que la bande après refroidissement est recristallisée à au moins 50%, préférablement au moins 80%, et plus préférablement au moins 90%, et particulièrement préférentiellement au moins 98%. Une recristallisation d’au moins respectivement 50%, 80%, 90% et 98% signifie que le taux de recristallisation mesuré au travers de l’épaisseur et dans au moins 3 points de la largeur est respectivement d’au moins 50%, 80%, 90% et 98%. Typiquement, la recristallisation varie au travers de l’épaisseur et peut être complète en surface et incomplète à mi épaisseur. Le taux de recristallisation préféré dépend de l’alliage de la bande.After cooling, the blank is rolled with a second hot rolling into a strip. The second hot rolling can be carried out successively on several hot rolling mills, for example a second reversible hot rolling mill followed by a tandem rolling mill or on the reversible hot rolling mill having been used for the first hot rolling followed by a tandem rolling mill. Preferably, the start temperature of the second hot rolling is between 380 and 450°C, more preferably between 400 and 440°C, and more preferably between 420 and 435°C. The strip is rolled to a final hot rolling thickness under conditions such that the strip after cooling is recrystallized to at least 50%, preferably at least 80%, and more preferably at least 90%, and particularly preferably at least 98%. A recrystallization of at least 50%, 80%, 90% and 98% respectively means that the recrystallization rate measured through the thickness and in at least 3 points of the width is respectively at least 50%, 80 %, 90% and 98%. Typically, recrystallization varies through thickness and can be complete at the surface and incomplete at mid-thickness. The preferred recrystallization rate depends on the strip alloy.
Pour obtenir ladite recristallisation, il est avantageux la température de sortie du second laminage à chaud soit au moins 345°C, préférablement au moins 350°C et plus préférentiellement au moins 355°C. La réduction d’épaisseur lors de la dernière passe du second laminage est un paramètre pour assurer la recristallisation. Ladite réduction de la dernière passe du second laminage à chaud est au moins de 25%, préférentiellement au moins 30%, préférentiellement 40%, et plus préférentiellement au moins 45%. L’épaisseur typique de la bande obtenue avec le second laminage à chaud est entre 4 et 10mm.To obtain said recrystallization, it is advantageous for the outlet temperature of the second hot rolling to be at least 345°C, preferably at least 350°C and more preferably at least 355°C. The reduction in thickness during the last pass of the second rolling is a parameter to ensure recrystallization. Said reduction of the last pass of the second hot rolling is at least 25%, preferentially at least 30%, preferentially 40%, and more preferentially at least 45%. The typical thickness of the strip obtained with the second hot rolling is between 4 and 10mm.
La bande est ensuite laminée à froid en une tôle mince. Avec la méthode de l’invention, il n’est pas nécessaire d’effectuer un recuit et/ou une mise en solution entre le laminage à chaud et le laminage à froid ou en cours de laminage à froid pour obtenir les propriétés mécaniques, de formabilité, d’état de surface ou de corrosion. Préférablement il n’est pas réalisé un recuit et/ou une mise en solution entre le laminage à chaud et le laminage à froid ou en cours de laminage à froid. La tôle mince a une épaisseur typiquement entre 0.5 et 2mm. Dans un mode de réalisation préféré, la réduction par laminage à froid est entre 70% et 80%. Dans un autre mode de réalisation préféré, le taux de réduction entre la bande et la tôle mince est d’au moins 80% pour obtenir pour la qualité de surface la plus avantageuse.The strip is then cold rolled into a thin sheet. With the method of the invention, it is not necessary to carry out annealing and/or solution treatment between hot rolling and cold rolling or during cold rolling to obtain the mechanical properties, formability, surface condition or corrosion. Preferably, no annealing and/or solution treatment is carried out between hot rolling and cold rolling or during cold rolling. The thin sheet has a thickness typically between 0.5 and 2mm. In a preferred embodiment, the cold rolling reduction is between 70% and 80%. In another preferred embodiment, the reduction ratio between the strip and the thin sheet is at least 80% to obtain the most advantageous surface quality.
Préférentiellement, après l’étape f, une étape supplémentaire peut être réaliséePreferably, after step f, an additional step can be performed
g : mise en solution et trempe de la tôle mince ainsi obtenue dans un four de traitement thermique en continu.g: dissolution and quenching of the thin sheet thus obtained in a continuous heat treatment furnace.
Ledit four de traitement thermique en continu fonctionne préférentiellement de façon telle que la durée de maintien équivalente à 560 °C,
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/molQ being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol
Préférentiellement, après le traitement de mise en solution et la trempe, un pré-revenu est optionnellement effectué, et la tôle mince mature à la température ambiante, de façon à atteindre l'état métallurgique T4, est découpée et mise en forme jusqu'à obtenir sa forme finale, est peinte et durcie par cuissonPreferably, after the solution heat treatment and quenching, pre-tempering is optionally carried out, and the thin sheet matured at room temperature, so as to reach the T4 metallurgical state, is cut and shaped until obtain its final shape, is painted and hardened by baking
La tôle mince, après traitement de mise en solution dans un four de traitement thermique en continu fonctionnant de façon telle que la durée de maintien équivalente à 560 °C,
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/mol,Q being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol,
atteint une résistance à la traction d'au moins 90 % et de préférence d'au moins 95 % de la résistance à la traction maximale obtenue après traitement de mise en solution avec une durée de maintien équivalente à 560 °C,
La tôle mince issue du laminage à froid est particulièrement avantageuse ne serait-ce que parce qu'elle est facile à traiter par mise en solution. Les gammes classiques visant à obtenir un bon état de surface, compatible avec une qualité pour les tôles extérieures de carrosserie, comportent généralement un traitement thermique supplémentaire au cours de la gamme de transformation par rapport à la tôle obtenue selon l’invention. La présence de ce traitement thermique supplémentaire fait que l’homme du métier a besoin d’utiliser des températures élevées et des durées de maintien équivalente importantes sur les lignes de traitement de mise en solution avec recuit continu afin d’obtenir des résistances mécaniques suffisamment élevées dans les états métallurgiques tels que fournis et avec après cuisson des peintures. Au contraire, la tôle mince laminée à froid de l'invention peut utiliser un traitement de mise en solution dans une ligne de recuit continu fonctionnant de façon telle que la durée de maintien équivalente à 560 °C,
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/mol.Q being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol.
Généralement, la ligne de recuit continu fonctionne de façon telle que la vitesse de chauffage de la tôle mince est supérieure ou égale à 10°C/s pour une température du métal inférieure à 400°C, le temps passé à plus de 530°C est compris entre 15s et 90s, et la vitesse de trempe est supérieure ou égale à 10 °C/s, de préférence supérieure ou égale à 15 °C/s pour une épaisseur de 0,9 à 1,1mm. Le traitement de mise en solution fait en sorte que le métal atteigne une température inférieure mais proche de la température du solidus, à savoir généralement supérieures à 530 °C et inférieures à 570 °C. La température de bobinage après le traitement de mise en solution est de préférence comprise entre 50 °C et 90 °C, et préférablement entre 60 °C et 80°C.Generally, the continuous annealing line operates in such a way that the heating rate of the thin sheet is greater than or equal to 10°C/s for a metal temperature lower than 400°C, the time spent at more than 530°C is between 15s and 90s, and the quenching rate is greater than or equal to 10°C/s, preferably greater than or equal to 15°C/s for a thickness of 0.9 to 1.1mm. Solution treatment causes the metal to reach a temperature below but close to the solidus temperature, typically above 530°C and below 570°C. The coiling temperature after the solution treatment is preferably between 50°C and 90°C, and preferably between 60°C and 80°C.
Après le traitement de mise en solution et la trempe, la tôle mince peut vieillir de façon à atteindre l'état métallurgique T4, avant d’être découpée et mise en forme jusqu'à obtenir sa géométrie finale, peinte et durcie par cuisson.After the solution treatment and quenching, the thin sheet can be aged to reach the T4 metallurgical state, before being cut and shaped until obtaining its final geometry, painted and hardened by baking.
Le procédé de l'invention est particulièrement utile pour la fabrication de tôles minces destinées à l'industrie automobile qui combinent une limite d'élasticité à la traction élevée et une aptitude à la mise en forme adaptée aux opérations d'emboutissage à froid, ainsi qu'une excellente qualité de surface sur pièce et une résistance élevée à la corrosion avec une productivité élevée.The method of the invention is particularly useful for the manufacture of thin sheets intended for the automobile industry which combine a high tensile elastic limit and a formability suitable for cold stamping operations, as well as excellent surface quality on the part and high corrosion resistance with high productivity.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le laminoir à chaud combine le premier mode de réalisation préféré et le second mode de réalisation.In another preferred embodiment, the hot rolling mill combines the first preferred embodiment and the second embodiment.
Un exemple non limitatif est donné en
ExemplesExamples
Exemple 1 :Example 1:
Un laminoir à chaud réversible utilisable pour le procédé selon l’invention illustré par la
Une plaque d’épaisseur 500mm a été laminée à chaud avec un refroidissement selon l’invention à chaque passe de laminage à chaud. La
Une plaque identique du même alliage a également été laminée à chaud mais sans l’utilisation de système de refroidissement utilisable pour le procédé de l’invention. La
En plus de l’amélioration notable de l’uniformité thermique de l’ébauche en utilisant l’invention par rapport à la pratique sans faire appel à l’invention, le refroidissement de l’ébauche en cours du schéma de laminage permet de réduire le temps de cycle de laminage à chaud réversible de 90 secondes.In addition to the significant improvement in the thermal uniformity of the blank using the invention compared to practice without using the invention, the cooling of the blank during the rolling pattern makes it possible to reduce the reversible hot rolling cycle time of 90 seconds.
Deux plaques en alliage AA5182, de largeur 1480mm et d’épaisseur 510mm ont été laminées à chaud avec l’invention, la première avec l’invention et la seconde sans l’invention. Le temps de cycle de laminage à chaud de la première plaque était plus court de 64s par rapport à la seconde.Two AA5182 alloy plates, 1480mm wide and 510mm thick were hot rolled with the invention, the first with the invention and the second without the invention. The hot rolling cycle time of the first plate was 64s shorter than the second.
Exemple 2 :Example 2:
Un laminoir à chaud utilisable pour le procédé selon l’invention comprenant des cylindres de travail (21,22) et un système refroidissement ayant six rampes supérieures (30) de buses (35) et huit rampes inférieures (40) de buses (45) est représenté sur la
Le système est capable de refroidir une tôle d’épaisseur 114mm d’une température de 470°C à une température moyenne de 420°C en 8 secondes comme montré sur le graphique de la
Cinq plaques dont les compositions sont données dans le tableau 1 en % en poids ont été coulées. Le tableau 1 détaille également le procédé de transformation. Les colonnes A et B décrivent une plaque et ses étapes de transformation en ébauche puis en bande puis en tôle mince pour produire des éléments de carrosserie internes qui n’ont pas d’exigence en terme de qualité de surface. La colonne C décrit une plaque et ses étapes de transformation typique en ébauche puis en bande puis en tôle mince pour produire des éléments de carrosseries externes qui ont des exigences fortes en terme de qualité de surface. Il s’agit d’exemples de référence dans lesquels on ne réalise pas de refroidissement au cours du laminage à chaud. Les colonnes D et E sont des exemples de l’invention.Five plates whose compositions are given in Table 1 in% by weight were cast. Table 1 also details the transformation process. Columns A and B describe a plate and its stages of transformation into blank then strip then thin sheet to produce internal bodywork elements which have no requirement in terms of surface quality. Column C describes a plate and its typical transformation steps into a blank then into a strip then into a thin sheet to produce external bodywork elements which have high requirements in terms of surface quality. These are reference examples in which cooling is not carried out during hot rolling. Columns D and E are examples of the invention.
Les 5 plaques A, B C D et E ont été homogénéisées avec les conditions du tableau 1. Les plaques A, B, D et E ont été transférées vers le premier laminage réversible à chaud. La plaque C a été refroidie à la température ambiante puis réchauffée à la température de début du premier laminage à chaud et transférées vers le premier laminage à chaud réversible. Les 5 plaques ont été laminées à chaud par le premier laminoir à chaud en une ébauche d’épaisseur 114mm sauf la plaque E qui a été laminée en ébauche d’épaisseur 109mm. Les 5 ébauches ont ensuite été transférés vers le second laminoir à chaud réversible en traversant le système de refroidissement du premier laminoir à chaud. Les ébauches A, B et C ont traversé le système de refroidissement sans être arrosées, et n’ont subi qu’un refroidissement naturel à l’air pendant leur transfert vers le second laminoir à chaud réversible. Les ébauches D et E ont traversé le système de refroidissement en fonctionnement et ont donc été refroidies jusqu’à la température de surface indiquée dans le tableau 1. Les 5 ébauches ont été ensuite laminées avec le second laminoir à chaud réversible, puis avec un laminoir à chaud tandem en une bande. En sortant du laminoir tandem à chaud, les bandes ont été bobinées selon les caractéristiques dans le tableau 1. Après refroidissement, les 5 bobines ont été laminées à froid en tôles minces.The 5 plates A, B C D and E were homogenized with the conditions of Table 1. The plates A, B, D and E were transferred to the first reversible hot rolling. Plate C was cooled to room temperature and then reheated to the start temperature of the first hot rolling and transferred to the first reversible hot rolling. The 5 plates were hot rolled by the first hot rolling mill into a blank of 114mm thickness except plate E which was rolled into a blank of 109mm thickness. The 5 blanks were then transferred to the second reversible hot rolling mill by passing through the cooling system of the first hot rolling mill. Blanks A, B and C passed through the cooling system without being sprayed, and underwent only natural air cooling during their transfer to the second reversible hot rolling mill. Blanks D and E passed through the cooling system in operation and were therefore cooled down to the surface temperature indicated in Table 1. The 5 blanks were then rolled with the second reversible hot rolling mill, then with a rolling mill hot tandem in one band. Coming out of the hot tandem rolling mill, the strips were coiled according to the characteristics in Table 1. After cooling, the coils were cold rolled into thin sheets.
....
Des échantillons des bandes C, D et E ont été prélevés après la dernière passe de laminage à chaud et avant le bobinage. Ces échantillons ont été refroidis rapidement en les immergeant dans un bac d’eau à la température ambiante. Puis une cinétique de recristallisation a été réalisée en laboratoire en chauffant chaque échantillon à différentes températures, ensuite les échantillons sont refroidis d’une façon similaire au refroidissement d’une bobine après laminage à chaud. Des métallographies ont ensuite été réalisées (
La qualité de l’état de surface en lignage (roping) a été caractérisée sur les tôles minces A, B, D et E. Le lignage est mesuré de la façon suivante. Un échantillon mesurant environ 270 mm (dans le sens transversal au sens de laminage) par 50 mm (dans le sens du laminage) est découpé dans la tôle mince. Une pré déformation par traction de 15 %, perpendiculaire au sens du laminage, c’est à dire dans le sens de la longueur de l’échantillon, est ensuite appliquée. L’échantillon est ensuite soumis à l'action d'un papier abrasif de type P800 afin de révéler le lignageThe quality of the surface condition in lineage (roping) was characterized on thin sheets A, B, D and E. The lineage is measured as follows. A sample measuring approximately 270 mm (in the direction transverse to the direction of rolling) by 50 mm (in the direction of rolling) is cut from the thin sheet. A tensile pre-strain of 15%, perpendicular to the direction of rolling, i.e. in the direction of the length of the sample, is then applied. The sample is then subjected to the action of a type P800 abrasive paper in order to reveal the lineage
Les tôles minces D et E, produites selon l’invention, ont une qualité de surface conforme pour réaliser des éléments de carrosserie externe comme le montrent la
Pour évaluer la cinétique de mise en solution des 3 tôles minces C, D et E, les caractérisations suivantes ont été menées. Des échantillons ont été prélevés après laminage à froid jusqu’à l’épaisseur finale sur les 3 tôles minces C, D et E. Divers traitements thermiques de mise en solution ont d’abord été effectués sur les échantillons en variant les temps mise en solution des échantillons dans un four à lit fluidisé à 570 °C. Une longue période d’immersion de 90 s à 570 °C a été utilisée pour mettre complètement en solution les échantillons. La durée de 90s à 570°C est équivalente à une durée de 98s à 560°C en utilisant la formuleTo evaluate the solutionization kinetics of the 3 thin sheets C, D and E, the following characterizations were carried out. Samples were taken after cold rolling up to the final thickness on the 3 thin sheets C, D and E. Various solution treatment heat treatments were first carried out on the samples by varying the solution treatment times. samples in a fluidized bed oven at 570°C. A long immersion period of 90 s at 570°C was used to bring the samples completely into solution. The duration of 90s at 570°C is equivalent to a duration of 98s at 560°C using the formula
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/mol.Q being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol.
. Des durées de mise en solution plus courtes dans le four à lit fluidisé à 570 °C ont été utilisées pour obtenir une mise en solution de solution incomplète des alliages. Ces traitements thermiques de mise en solution ont tous été suivis d’une trempe à l’eau jusqu’à 80 °C et d’un traitement pré-revenu de 8 heures à 80 °C. Après ces différents traitements thermiques de mise en solution, puis de trempe et puis de pré revenu, les échantillons ont été revenus pendant 2 heures à 205 °C dans un bain d’huile afin d’atteindre l’état métallurgique T6.. Shorter solution times in the fluidized bed furnace at 570°C were used to achieve incomplete solution treatment of the alloys. These solution heat treatments were all followed by water quenching up to 80°C and a pre-tempering treatment for 8 hours at 80°C. After these various solution heat treatments, then quenching and then pre-tempering, the samples were tempered for 2 hours at 205°C in an oil bath in order to reach the T6 metallurgical state.
Des tests de traction ont ensuite été effectués. La limite d’élasticité (Rp0,2) obtenue après le traitement de revenu final à l’état métallurgique T6 est utilisée comme indicateur de la qualité de mise en solution des échantillons. En effet, selon l’état de précipitation existant dans les tôles minces, la durée de mise en solution à la température de mise en solution (ici 570 °C) nécessaire pour dissoudre ces précipités varie. Pour des raisons de productivité sur les machines de production réalisant la mise en solution, il est avantageux que la durée de mise en solution soit aussi courte que possible.Tensile tests were then carried out. The elastic limit (Rp0.2) obtained after the final tempering treatment to the T6 metallurgical state is used as an indicator of the quality of the samples in solution. Indeed, depending on the state of precipitation existing in the thin sheets, the dissolution time at the solution temperature (here 570 °C) necessary to dissolve these precipitates varies. For reasons of productivity on the production machines performing the solution heat treatment, it is advantageous for the solution heat treatment time to be as short as possible.
Les résultats des tests de traction des 3 tôles minces C, D et E sont indiqués dans le tableau 3 et sur la
La
Claims (8)
- coulée d’une plaque de laminage en alliage de la série AA6xxx,
- homogénéisation de la plaque de laminage, suivie optionnellement d’un réchauffage,
- premier laminage à chaud pour transformer la plaque de laminage en une ébauche ayant une première épaisseur de sortie à partir d’une première température de début de laminage à chaud,
- refroidissement de l’ébauche ainsi obtenue avec une vitesse moyenne de refroidissement de la température moyenne de l’ébauche de V= C/e jusqu’à une seconde température de début de second laminage à chaud, où V est en °C/s, e est l’épaisseur de l’ébauche en mm, et C est une valeur constante qui vaut entre 400 et 1000, préférentiellement entre 600 et 900, plus préférentiellement entre 700 et 800,
- second laminage à chaud pour transformer l’ébauche ainsi refroidie en une bande à l’épaisseur finale de laminage à chaud dans des conditions de déformation et de température telles que la bande soit recristallisée à au moins 50%,
- laminage à froid de la bande en une tôle mince.
- casting of AA6xxx series alloy rolling plate,
- homogenization of the rolling plate, optionally followed by reheating,
- first hot rolling to transform the rolling slab into a blank having a first output thickness from a first hot rolling start temperature,
- cooling of the blank thus obtained with an average cooling rate from the average temperature of the blank of V= C/e to a second temperature at the start of the second hot rolling, where V is in °C/s, e is the thickness of the blank in mm, and C is a constant value which is between 400 and 1000, preferably between 600 and 900, more preferably between 700 and 800,
- second hot rolling to transform the blank thus cooled into a strip with the final hot rolling thickness under deformation and temperature conditions such that the strip is recrystallized to at least 50%,
- cold rolling the strip into a thin sheet.
g mise en solution et trempe de la tôle mince ainsi obtenue dans un four de traitement thermique en continu, préférentiellement le four de traitement thermique en continu fonctionne de façon telle que la durée de maintien équivalente à 560 °C,
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/molProcess according to at least one of Claims 1 to 5, characterized in that after step f, an additional step is carried out
g solution treatment and quenching of the thin sheet thus obtained in a continuous heat treatment furnace, preferably the continuous heat treatment furnace operates in such a way that the holding time is equivalent to 560°C,
Q being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol
Q étant une énergie d'activation de 200 kJ/mol et R = 8,314 J/mol,
elle atteint une résistance à la traction d'au moins 90 % et de préférence d'au moins 95 % de la résistance à la traction maximale obtenue après traitement de mise en solution avec une durée de maintien équivalente à 560 °C,
Q being an activation energy of 200 kJ/mol and R = 8.314 J/mol,
it reaches a tensile strength of at least 90% and preferably at least 95% of the maximum tensile strength obtained after solution treatment with a holding time equivalent to 560°C,
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