LU82201A1 - PROCESS FOR PRODUCING LAMINATED STEEL PRODUCTS - Google Patents

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LU82201A1
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LU
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steel
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LU82201A
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M Economopoulos
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Centre Rech Metallurgique
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching

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Description

I v J Revendication de la priorité d*une | Jr demande de brevet déposée en Belgique ! p le 28 février 1979 sous le No 874.534.I v J Claiming priority of a | Jr patent application filed in Belgium! p February 28, 1979 under No. 874.534.

IBL-2825/EM/BMIBL-2825 / EM / BM

C 1939/7902.C 1939/7902.

♦ CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,♦ METALLURGICAL RESEARCH CENTER -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique) .Non-profit association - Vereniging zonder winstoogmerk in BRUXELLES, (Belgium).

Procédé de fabrication de produits laminés en acier.Process for manufacturing rolled steel products.

La présente invention est relative à un procédé pour fabriquer des produits laminés en acier, dont la limite élastique est comprise entre 250 et 500 mégaPascals (MPa); ces laminés peuvent être par exemple des ronds à béton, du fil machine, des barres de section circulaire ou non, des profilés constitués soit essentiellement d'un fer plat, soit de plusieurs plats solidarisés en-- tre eux, des largets et même des tôles.The present invention relates to a process for manufacturing rolled steel products, the elastic limit of which is between 250 and 500 megaPascals (MPa); these laminates can be, for example, concrete reinforcing bars, wire rod, bars of circular or non-circular cross-section, profiles consisting either essentially of a flat iron, or of several plates joined together, strips and even sheets.

Les principales qualités que les utilisateurs réclament des produits laminés en acier sont, entre autres, une limite élastique aussi élevée que possible pour la nuance d'acier utilisée, ainsi que, suivant le cas et l'usage auquel le produit / 3tr 2.- f < est destiné, une résistance à la fatigue, une ductilité, une sou-dâbilité, voire même une tréfilabilité satisfaisantes.The main qualities that users demand from rolled steel products are, among other things, an elastic limit as high as possible for the grade of steel used, as well as, depending on the case and the use to which the product / 3tr 2.- f <is intended, a resistance to fatigue, a ductility, a weldability, even a satisfactory wire drawing.

L'obtention de telles qualités nécessite par ailleurs la mise en oeuvre de procédés de durcissement soit par précipita-Obtaining such qualities also requires the implementation of hardening processes either by precipitation

VV

tion, grâce à l'adjonction d'éléments d'alliages supplémentaires, soit par écrouissage, par exemple par étirage ou torsion à froid. Toutefois, ces deux procédés connus présentent l'inconvénient d' être relativement onéreux.tion, through the addition of additional alloying elements, either by work hardening, for example by cold drawing or twisting. However, these two known methods have the disadvantage of being relatively expensive.

La présente invention a pour objet un procédé per-„ mettant d'éviter l'inconvénient cité ci-dessus, grâce à l'adaptation d'un traitement thermique à la composition de l'acier, en vue de créer des microstructures métalliques appropriées.The subject of the present invention is a process making it possible to avoid the above-mentioned drawback, by adapting a heat treatment to the composition of the steel, with a view to creating suitable metallic microstructures.

Le procédé, objet de la présente invention, pour fabriquer un produit laminé en acier à limite élastique comprise entre 250 et 500 mégaPascals, est essentiellement caractérisé en ce qu'à partir de la température d'austénitisation, on soumet un produit laminé en acier contenant de 0,20 % à 0,40 % de Carbone, de 0,30 % à 0,70 % de Manganèse et de 0,10 % à 0,30 % de Silicium, à un refroidissement intense au moyen d'un fluide, de telle façon que l'on réalise une trempe martensitique et/ou bainitique de la couche superficielle de tout ou partie du produit, tandis que la partie non trempée du produit laminé reste à une température suffisante pour permettre, par la suite, de réaliser un revenu de la couche superficielle de martensite et/ou de bainite.The process, object of the present invention, for manufacturing a rolled steel product with elastic limit between 250 and 500 megaPascals, is essentially characterized in that from the austenitization temperature, a rolled steel product containing from 0.20% to 0.40% of Carbon, from 0.30% to 0.70% of Manganese and from 0.10% to 0.30% of Silicon, with intense cooling by means of a fluid, in such a way that a martensitic and / or bainitic quenching of the surface layer of all or part of the product is carried out, while the unhardened part of the rolled product remains at a temperature sufficient to subsequently allow a tempering of the surface layer of martensite and / or bainite.

Suivant une modalité particulièrement avantageuse de l'invention, le refroidissement intense est appliqué au produit laminé dès sa sortie de la cage finisseuse du laminoir.According to a particularly advantageous form of the invention, intense cooling is applied to the rolled product as soon as it leaves the finishing stand of the rolling mill.

Suivant l'invention, on fabrique un produit laminé „ à limite élastique comprise entre 400 et 500 mégaPascals, à partir d'un acier contenant de 0,30 % à 0,40 % C, de 0,50 % à 0,70 %According to the invention, a laminated product is produced „with elastic limit between 400 and 500 megaPascals, from a steel containing from 0.30% to 0.40% C, from 0.50% to 0.70%

Mn et de 0,10 % à 0,30 % Si.Mn and from 0.10% to 0.30% Si.

Le fluide de refroidissement utilisé pour la mise * en oeuvre de ce procédé est généralement de l'eau, avec ou sans 4 !' 3.- ( * • additifs, des solutions aqueuses de sels minéraux, etc... Ce fluide peut également être un brouillard, obtenu par exemple en | mettant de l'eau en suspension dans un gaz, par exemple de l'air; ! il peut encore être un gaz, par exemple de la vapeur d'eau.The cooling fluid used for the implementation of this process is generally water, with or without 4! ' 3.- (* • additives, aqueous solutions of mineral salts, etc ... This fluid can also be a mist, obtained for example by | putting water in suspension in a gas, for example air; it can also be a gas, for example water vapor.

Du point de vue pratique, on obtient le refroidissement rapide désiré du produit laminé, en choisissant les dispositifs de refroidissement et en ajustant, de.façon adéquate, la longueur et les caractéristiques de débit des rampes de refroidissement.From the practical point of view, the desired rapid cooling of the rolled product is obtained, by choosing the cooling devices and by adjusting, in an appropriate manner, the length and the flow characteristics of the cooling ramps.

Les avantages présentés par le procédé ci-dessus 1 sont les suivants : - qualités améliorées, - économie d'éléments d'alliages, - réduction des frais de traitement thermique, - possibilité de réduire le nombre de nuances à produire en aciérie pour obtenir les qualités voulues, - possibilité d'économiser la production de certaines nuances d'acier non standardisées (grande souplesse de réglage) .The advantages presented by the above process 1 are as follows: - improved qualities, - savings in alloying elements, - reduction in heat treatment costs, - possibility of reducing the number of grades to be produced in the steelworks to obtain the desired qualities, - possibility of saving the production of certain non-standardized steel grades (great flexibility of adjustment).

Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif, mais non limitatif, pour illustrer les différents avantages présentés par le procédé de la présente invention.The following examples are given as an indication, but not limiting, to illustrate the various advantages presented by the process of the present invention.

1. On a utilisé des barres en acier de diamètres va riables (10, 15, 20, 30, 40, 60 mm) et de composition chimique moyenne égale à ; O,25 % C, 0,40 % Mn et 0,20 % Si, le solde étant constitué par du Fe contenant les impuretés habituelles.1. Steel bars with variable diameters (10, 15, 20, 30, 40, 60 mm) and an average chemical composition equal to were used; 0.25% C, 0.40% Mn and 0.20% Si, the balance consisting of Fe containing the usual impurities.

A la sortie de la dernière cage du laminoir, ces barres ont été soumises à une trempe rapide avec auto-revenu,At the exit of the last stand of the rolling mill, these bars were subjected to rapid quenching with self-tempering,

KK

conformément à la présente invention.in accordance with the present invention.

- Les barres ainsi traitées possédaient une limite |j élastique de l'ordre de 276 MPa.- The bars thus treated had an elastic limit | j of the order of 276 MPa.

/ * r 4.-/ * r 4.-

Pour obtenir une telle limite élastique avec des barres en acier soumises à un traitement thermique classique (trempe ordinaire + revenu), on a dû utiliser des aciers dont la composition chimique moyenne est égale à : 0,30 % C, 0,62 % Mn, 0, 15 - 0,30 % Si.To obtain such an elastic limit with steel bars subjected to a conventional heat treatment (ordinary quenching + tempering), it was necessary to use steels whose average chemical composition is equal to: 0.30% C, 0.62% Mn , 0.15 - 0.30% Si.

On constate ainsi l'économie en éléments C, Mn, Si que le procédé de l'invention peut apporter.This shows the economy in elements C, Mn, Si that the process of the invention can provide.

Des essais comparatifs des deux types de traitements thermiques (invention, classique) effectués sur des barres en acier d'une même composition chimique (0,25 % C, 0,40 % Mn, 0,20 % Si) ont montré une différence de limite élastique de l'ordre de 80 MPa en faveur du traitement suivant l'invention, ce qui montre bien l'amélioration de la qualité que ce traitement peut procurer.Comparative tests of the two types of heat treatment (invention, conventional) carried out on steel bars of the same chemical composition (0.25% C, 0.40% Mn, 0.20% Si) showed a difference of elastic limit of the order of 80 MPa in favor of the treatment according to the invention, which clearly shows the improvement in quality that this treatment can provide.

L'amélioration de la qualité se traduit également de façon générale par une meilleure ductilité (augmentation de 1' allongement et de l'aptitude à résister à la flexion) .The improvement in quality also generally results in better ductility (increase in elongation and the ability to resist bending).

2. Dans une autre série d'essais, on a utilisé des barres en acier de diamètres variables (10 à 60 mm) et de composition chimique moyenne égale à : O,35 % C, 0,60 % Mn et 0,20 % Si, le solde étant constitué par du Fe contenant les impuretés habituelles .2. In another series of tests, steel bars of variable diameters (10 to 60 mm) and an average chemical composition equal to: 0.35% C, 0.60% Mn and 0.20% were used If, the balance being made up of Fe containing the usual impurities.

A la sortie de la dernière cage de laminoir, ces barres ont également été soumises à une trempe rapide avec autorevenu, conformément au procédé de la présente invention.At the exit from the last rolling stand, these bars were also subjected to rapid quenching with self-absorption, in accordance with the process of the present invention.

Les barres ainsi traitées possédaient une limite élastique de l'ordre de 414 MPa.The bars thus treated had an elastic limit of the order of 414 MPa.

Pour obtenir une telle limite élastique avec des „ barres en acier soumises à un traitement thermique classique (trempe ordinaire + revenu), on a dû utiliser des barres en ’ £ acier dont la composition chimique est égale à : i / 1/ 1 * 3 r i c i 5.- îlIn order to obtain such an elastic limit with steel bars subjected to a conventional heat treatment (ordinary hardening + tempering), steel bars whose chemical composition is equal to: i / 1/1 * 3 had to be used. here 5.- îl

‘I‘I

| C % Mn % Si % Nb % V % - barres de diamètres 10 mm 0,43 0,70 à 0,20 0,01 25 mm 0,50 0,90 * - barres de diamètres 28 mm à 0,42 0,90 0,20 0,025 26 mm - barres de diamètres 40 mm 0,39 0,70 à 0.20 — 0,035 60 mm O,43 O,90 c| C% Mn% Si% Nb% V% - bars of diameters 10 mm 0.43 0.70 to 0.20 0.01 25 mm 0.50 0.90 * - bars of diameters 28 mm to 0.42 0, 90 0.20 0.025 26 mm - bars with diameters 40 mm 0.39 0.70 to 0.20 - 0.035 60 mm O, 43 O, 90 c

On constate également l'économie en éléments C et en Mn que le procédé de l'invention entraîne et en plus l'économie en éléments d'alliages tels que Nb et V qui sont nécessaires dans le cas du traitement thermique classique.We also note the savings in C and Mn elements that the process of the invention leads to and in addition the savings in alloy elements such as Nb and V which are necessary in the case of conventional heat treatment.

En ce qui concerne les possibilités de réduire le nombre de nuances à produire en aciérie pour obtenir les qualités voulues, on voit que l'obtention d'une telle limite élastique avec un traitement thermique classique nécessite trois compositions chimiques différentes pour couvrir toute la plage des diamètres disponibles, alors qu'avec le traitement de l'invention, une seule composition est suffisante.As regards the possibilities of reducing the number of grades to be produced in the steelworks to obtain the desired qualities, it can be seen that obtaining such an elastic limit with a conventional heat treatment requires three different chemical compositions to cover the entire range of diameters available, whereas with the treatment of the invention, a single composition is sufficient.

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Claims (3)

1. Procédé pour fabriquer des produits laminés en acier, à limite élastique comprise entre 250 et 500 mégaPascals, caractérisé en ce qu'à partir de la température d’austénitisation d'un produit laminé en acier contenant de O, 20 % à 0,40 % de C, de 0,30 % à 0,70 % de Mn et de 0, 10 % à O, 30 % de Si, on soumet ce produit à un refroidissement intense, au moyen d'un fluide, de telle façon que l'on réalise une trempe martensitique et/ou bainitique de •^ la couche superficielle de tout ou partie du produit, tandis que la partie non trempée du produit laminé reste à une température suffisante pour permettre, par la suite, de réaliser un revenu de la couche superficielle de martensite et/ou de bainite.1. Process for manufacturing rolled steel products, with elastic limit between 250 and 500 megaPascals, characterized in that from the austenitization temperature of a rolled steel product containing from 0.20% to 0, 40% C, 0.30% to 0.70% Mn and 0.10% to 0.30% Si, this product is subjected to intense cooling, by means of a fluid, in such a way that a martensitic and / or bainitic quenching of the surface layer of all or part of the product is carried out, while the non-quenched part of the rolled product remains at a temperature sufficient to enable subsequent tempering of the surface layer of martensite and / or bainite. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement 'intense est appliqué au produit laminé dès sa sortie de la cage finisseuse du laminoir.2. Method according to claim 1, characterized in that intense cooling is applied to the rolled product as soon as it leaves the finishing stand of the rolling mill. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on fabrique un produit laminé à limite élastique comprise entre 400 et 500 mégaPascals, à partir • x d'un acier contenant de 0,30 % à 0,40 % C, de 0,50 % à 0,70 % Mn et de 0,10 % à 0,30 % Si. x>3. Method according to either of Claims 1 and 2, characterized in that a laminated product with an elastic limit of between 400 and 500 megaPascals is produced, starting from • x from a steel containing 0, 30% to 0.40% C, 0.50% to 0.70% Mn and 0.10% to 0.30% Si. X>
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