BE1002093A6 - Procede de fabrication d'une bande mince en acier par laminage a chaud. - Google Patents

Procede de fabrication d'une bande mince en acier par laminage a chaud. Download PDF

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Abstract

Procédé de fabrication d'une bande mince en acier par laminage à chaud, dans lequel on soumet une brame d'acier se trouvant à l'état austénitique, à un laminage de dégrossissage jusqu'à une épaisseur intermédiaire suivi d'un laminage de finition comportant plusieurs passes de réduction successives pour l'amener graduellement à l'épaisseur finale désirée. Avant le laminage à chaud, on porte la brame à une température de réchauffage, comprise entre 1100 degrés C et 800 degrés C; on effectue au moins le dernière passe de réduction avec un taux d'écrouissage epsilon au moins égal à 0,4 et une température de fin de laminage de finition comprise entre 750 degrés C et 400 degrés C. La bande obtenue présente une structure de type duplex qui lui donne une excellente aptitude au formage.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé de fabrication d'une bande mince en acier par Laminage à chaud. 



  La présente invention se situe dans Le domaine du Laminage à chaud de L'acier. Elle concerne un procédé de fabrication d'une bande mince en acier par Laminage à chaud, destiné à améliorer L'aptitude au formage de ce type de bande. 



  On sait qu'une bande Laminée à chaud est communément obtenue à partir d'une brame, qui a été au préalable réchauffée jusqu'à une température appropriée. Cette brame peut elle-même avoir été produite par Laminage d'un Lingot ou par coulée continue aux dimensions désirées, selon une technique utilisée de plus en plus largement. La température de réchauffage de la brame peut varier selon Le type d'acier, mais elle est usuellement supérieure à   10000C,   de telle façon que t'acier présente une structure entièrement austénitique. 



  Le réchauffage de La brame est réalisé dans un four approprié, par exemple un four poussant situé immédiatement en amont du laminoir à chaud. La brame peut y être réchauffée à partir de La température ambiante, si son refroidissement antérieur a été complet, ou à partir d'une température intermédiaire si elle est introduite dans Le four de réchauffage avant d'être complètement refroidie. Cette dernière technique, connue sous Le nom d'enfournement chaud, s'avère intéressante notamment en raison des économies d'énergie qu'eLLe permet de réaliser. Cette brame peut encore avoir été Laminée en direct à partir de L'acier Liquide; elle peut alors avoir une épaisseur quelconque, y 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 compris une épaisseur faible, c'est-à-dire inférieure à 50 mm.

   Sa tem- pérature est alors telle qu'elle ne nécessite pas de réchauffage intermédiaire, mais éventueLLement une égalisation. 



  Le Laminage à chaud de la brame comporte une phase de dégrossissage et une phase de finition. Le dégrossissage a pour but d'amener La brame à L'épaisseur intermédiaire voulue pour Le Laminage de finition. Cette étape de dégrossissage peut bien entendu être supprimée Lorsque La brame a une épaisseur faible, obtenue par exemple par Laminage direct. 



  Le Laminage de finition, effectué au train finisseur à chaud, est destiné à conférer à La bande d'acier L'épaisseur requise en vue d'opérations ultérieures, par exemple un laminage à froid, ou encore celle qui est imposée par !'utilisateur. 



  Dans La pratique courante, Le Laminage de finition est effectué dans un domaine de température où L'acier présente une structure austénitique. Cette condition impose que La température de fin de Laminage ne soit pas inférieure au point A3 de L'acier considéré. A titre d'exemple, cette température est d'environ 850  C pour Les aciers usuels dont La teneur en carbone est comprise entre 0,01 % et 0,1 %. Par aiLLeurs, Le taux d'écrouissage ne dépasse généralement pas 0,3 dans la dernière passe de réduction. On peut rappeler que Le taux d'écrouissage e est défini par La relation : 
 EMI2.1 
 dans laquelle R représente La réduction d'épaisseur de La bande au cours de L'opération considérée. 



  Une bande d'acier Laminée en phase austénitique présente de bonnes caractéristiques d'isotropie ainsi qu'une tolérance dimensionnelle satisfaisante. Elle est cependant affectée d'un inconvénient important qui est sa faible aptitude au formage, laquelle se traduit par des valeurs du coefficient d'anisotropie plastique moyen(r) généralement inférieures à 1, et Le plus souvent comprises entre 0,8 et 1. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  On cherche actueLLement à produire des bandes Laminées à chaud dont L'épaisseur soit plus faible que précédemment, notamment inférieure à 1,5 mm, afin que Les utilisateurs puissent pratiquer dans Leurs instaLLations les opérations, y compris Le formage, que requièrent Les applications particulières envisagées. A cet effet, iL est nécessaire que La bande mince Laminée à chaud présente une aptitude au formage, et notamment à L'emboutissage nettement améliorée. 



  On peut envisager principalement deux solutions pour tenter d'obtenir une telle amélioration. Chacune présente cependant des inconvénients importants. 



  En premier Lieu, on peut chercher à effectuer Le Laminage de finition entièrement dans Le domaine austénitique, comme cela se pratique avec Les bandes plus épaisses'. On sait que Le Laminage de finition comporte plusieurs passes de réduction successives, dans lesquelles L'épaisseur de La bande est graduellement réduite jusqu'à L'épaisseur finale désirée. Le nombre de passes augmente évidemment Lorsque L'épaisseur finale à réaliser diminue. Du fait de l'inévitable chute de tempé- rature de La bande Lors des différentes passes, Le maintien de La bande en phase austénitique pendant L'ensembLe du Laminage de finition devient très difficile, voire impossible Lorsque L'épaisseur finale de La bande est inférieure à 1,5 mm.

   La solution qui consisterait à aug- menter La température de réchauffage de La brame, c'est-à-dire La température de la brame avant Le Laminage à chaud, n'est intéressante ni sur le plan économique ni sur Le   ptan   technique. Non seulement elle entraîne une augmentation de La consommation d'énergie, mais en outre elte influence de manière défavorable Les propriétés mécaniques de La bande. 



  Le fait de ne pas pouvoir effectuer L'intégraLité du Laminage de fini- tion dans Le domaine austénitique entraîne une hétérogénéité marquée des caractéristiques mécaniques de La bande, ainsi qu'une grande dif- ficulté à respecter Les tolérances dimensionneLLes de cette même bande. La cause de ces difficultés est que Le Laminage est effectué en partie à des températures auxquelles L'acier présente une structure 

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 ferritique. 



  Une seconde solution pourrait consister à effectuer La totalité du Laminage de finition en phase ferritique, c'est-à-dire à des tempéra- tures inférieures au point A3 de L'acier considéré. Cette solution permet certes d'améliorer Les caractéristiques mécaniques et Le res- pect des tolérances dimensionneLLes de La bande. Néanmoins, lorsqu'elle est appliquée dans des conditions classiques de Laminage de finition, elle conduit à une modification défavorable de La texture cristalline de L'acier; iL en résulte une diminution de La valeur du coefficient d'anisotropie plastique moyen r, qui devient nettement infé- rieur à 1, et par conséquent une forte réduction de L'aptitude au for- mage de La bande Laminée à chaud. 



  L'objet de La présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'une bande mince en acier par Laminage à chaud, grâce auquel La bande à chaud présente non seulement une exceLLente aptitude au formage, mais également de très bonnes caractéristiques mécaniques et des tolérances dimensionneLLes strictement respectées. 



  Elle est basée sur L'effet bénéfique qu'exerce, de manière inattendue, une modification appropriée des conditions du Laminage de finition sur les caractéristiques d'une bande d'acier de faible épaisseur. Par faible épaisseur, iL faut comprendre ici que L'épaisseur finale de La bande Laminée à chaud est inférieure à 2 mm. 



  Conformément à La présente invention, le procédé de fabrication d'une bande mince en acier par Laminage à chaud, dans LequeL on soumet une brame d'acier se trouvant à L'état austénitique, à un Laminage de dégrossissage jusqu'à une épaisseur intermédiaire suivi d'un Laminage de finition comportant plusieurs passes de réduction successives pour L'amener gradueLLement à L'épaisseur finale désirée, est caractérisé en ce qu'avant le Laminage à chaud, on porte la brame à une tempéra- ture de réchauffage, respectivement d'égalisation, comprise entre 1100  C et 800  C, en ce que L'on effectue au moins La dernière desdites passes de réduction avec un taux d'écrouissage E au moins égal à 0,4 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 et en ce que la température   -de   fin de Laminage de finition est comprise entre 750  C et 400  C. 



  De manière préférentieLLe, on effectue au moins La dernière desdites passes de réduction avec un taux d'écrouissage E au moins égal à 0,8. 



  IL est également préférable, selon L'invention, que La température de réchauffage, respectivement d'égalisation, de La brame avant Le Laminage à chaud soit comprise entre   1000 C   et   850 C.   



  Toujours selon L'invention, La température   de'   fin de Laminage de finition est comprise de préférence entre 700 C et 500 C. 



  Selon une variante particulière de L'invention, on réalise une vitesse d'ecrouissage é au moins égale à 60 s   dans   au moins la dernière des- dites passes de réduction. IL est apparu que L'obtention d'un coefficient r élevé était d'autant plus aisée que La vitesse d'écrouissage   6 est   grande. 



  Dans Le cadre de La présente invention, iL s'est encore avéré intéres- sant de réaliser   .Le   bobinage de La bande à une température comprise entre 700 C et 350 C. 



  Les conditions de Laminage à chaud qui viennent d'être exposées con- duisent à La formation, dans La bande, d'une microstructure conférant à celle-ci une remarquable aptitude au formage. Cette microstructure, de type dupLex, consiste en un coeur constitué de grains ferritiques recristallisés de taiLLe normale   (ASTM   9), de part et d'autre duquel s'est développée une couche de grains plus fins (ASTM > 10). La texture cristalline de ces couches présente des orientations cristal- Lographiques qui entraînent une amélioration de L'aptitude au formage de La bande mince Laminée à chaud. 



  L'invention porte dès Lors également sur une bande mince en acier Laminée à chaud, présentant une microstructure duplex composée d'un coeur constitué de grains ferritiques recristallisés de taille   ASTM   9 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 et de couches superficieLLes constituées de grains plus fins, de   taille ASTM # 10.   



  Avantageusement, chacune desdites couches superficieltes a une épaisseur au moins égale à 1/8, et de préférence à 1/4, de L'épaisseur de La bande d'acier. 



  Une bande d'acier Laminée à chaud conforme à La présente invention possède une exceLLente aptitude au formage, à LaqueLLe correspond un coefficient d'anisotropie plastique moyen r au moins égal à 1,1 et de préférence au moins égal à 1,4. 



  D'autres particularités et avantages de La présente invention appa- raîtront encore dans Les exemples qui suivent. IL va de soi que ces exemples n'ont aucun caractère Limitatif et qu'ils ne sont destinés qu'à iLLustrer Le procédé et La bande d'acier faisant L'objet de L'invention. 



  ExempLes Les essais ont porté sur sept aciers à basse et ultra-basse teneurs en carbone, dont La composition détaiLLée est donnée au tableau I. 



  ILs ont consisté en un Laminage à chaud au train finisseur,   jus qu'à   obtenir une bande de 1 mm d'épaisseur. On a fait varier diverses conditions de Laminage , à savoir : - TR : température de réchauffage des brames avant Le Laminage., ( C); - TE : température d'égalisation avant Le Laminage de finition - cas du Laminage direct, ( C); - TL :  température   de Laminage de finition Lors de La dernière passe de réduction, ( C); - TB:température de bobinage après Le Laminage de finition, ( C);   - E .   taux d'écrouissage; - ¼ : vitesse d'écrouissage (s -1). 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 



  Dans chaque cas, on a déterminé le coefficient d'anisotropie plastique moyen (F), qui exprime L'aptitude au formage de La bande d'acier. 



  Le tableau II rassemble Les différentes conditions de Laminage expéri- mentées au cours de ces essais, ainsi que Les résultats obtenus. Le signe (x) dans La dernière colonne indique, à titre de comparaison, Les essais pour lesquels au moins une des conditions de Laminage (TR,   T@,e,e)   ne respecte pas Les prescriptions de La présente invention. 



  Ces résultats montrent clairement que le procédé de La présente invention conduit à une nette augmentation du coefficient (r), qui est systématiquement supérieur à 1,1. Cette augmentation traduit une im- portante amélioration de L'aptitude au formage, et notamment à L'emboutissage, d'une bande d'acier Laminée à chaud conformément à La présente invention. 



  Ils montrent également que Le procédé de L'invention s'applique avec un même avantage aux aciers à bas ou à ultra-bas carbone, contenant ou non des additions de titane, de niobium et/ou de bore. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 
TABLEAU 1. 



  Composition chimique des aciers (% en poids) 
 EMI8.1 
 
<tb> Acier <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> S <SEP> P <SEP> N <SEP> AL <SEP> Nb <SEP> Ti <SEP> B
<tb> No
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 0,026 <SEP> 0,225 <SEP> 0,012 <SEP> 0,009 <SEP> 0,014 <SEP> 0,0065 <SEP> 0,034 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 0,038 <SEP> 0,202 <SEP> 0,006 <SEP> 0,009 <SEP> 0,013 <SEP> 0,0027 <SEP> 0,035 <SEP> - <SEP> -- <SEP> 0,0019
<tb> 3 <SEP> 0,002 <SEP> 0,131 <SEP> 0,005 <SEP> 0,006 <SEP> 0,004 <SEP> 0,0022 <SEP> 0,017 <SEP> - <SEP> 0,026 <SEP> - <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 0,004 <SEP> 0,147 <SEP> 0,013 <SEP> 0,014 <SEP> 0,016 <SEP> 0,0023 <SEP> 0,016 <SEP> 0,035 <SEP> - <SEP> -
<tb> 5 <SEP> 0,003 <SEP> 0,180 <SEP> 0,009 <SEP> 0,008 <SEP> 0,010 <SEP> 0,0020 <SEP> 0,030 <SEP> 0,020 <SEP> 0,032 <SEP> -
<tb> 6 <SEP> 0,004 <SEP> 0,195 <SEP> 0,006 <SEP> 0,008 <SEP> 0,008 <SEP> 0,0023 <SEP> 0,

  049 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,0024
<tb> 7 <SEP> 0,002 <SEP> 0,186 <SEP> 0,007 <SEP> 0,010 <SEP> 0,012 <SEP> 0,0021 <SEP> 0,038 <SEP> - <SEP> - <SEP> -
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 
TABLEAU II. 



   (Conditions de Laminage - Résultats. 
 EMI9.1 
 
<tb> 



  Acier <SEP> TR <SEP>  C <SEP> TE <SEP>  C <SEP> ¼ <SEP> # <SEP> TL <SEP>  C <SEP> TB <SEP>  C
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> No. <SEP> s-@
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 1200 <SEP> -- <SEP> 0,22 <SEP> 205 <SEP> 910 <SEP> 700 <SEP> 0,88 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 1150 <SEP> -- <SEP> 0,35 <SEP> 74 <SEP> 700 <SEP> 500 <SEP> 0,63 <SEP> x
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 950-- <SEP> 1,62 <SEP> 72 <SEP> 650 <SEP> 500 <SEP> 1,42
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 940-- <SEP> 1,20 <SEP> 76 <SEP> 750 <SEP> 550 <SEP> 1,05 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 945 <SEP> -- <SEP> 0,58 <SEP> 516 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,45
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 900 <SEP> -- <SEP> 0,95 <SEP> 69 <SEP> 650 <SEP> 450 <SEP> 1,22
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 1000 <SEP> -- <SEP> 0,26 <SEP> 518 <SEP> 895 <SEP> 650 <SEP> 0,

  93 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 900 <SEP> -- <SEP> 0,45 <SEP> 416 <SEP> 670 <SEP> 500 <SEP> 1,25
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 950-- <SEP> 1,60 <SEP> 84 <SEP> 685 <SEP> 500 <SEP> 1,50
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 1250 <SEP> -- <SEP> 0,60 <SEP> 75 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 0,98 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 950 <SEP> -- <SEP> 0,65 <SEP> 478 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,33
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> -- <SEP> 930 <SEP> 1,05 <SEP> 85 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,41
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 1200 <SEP> 0,68 <SEP> 206 <SEP> 750 <SEP> 620 <SEP> 0,74 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 910 <SEP> 0,83 <SEP> 418 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,53
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 880 <SEP> -- <SEP> 1,28 <SEP> 97 <SEP> 650 <SEP> 500 <SEP> 1,58
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 950 <SEP> -- <SEP> 0,

  88 <SEP> 612 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,64
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 950 <SEP> -- <SEP> 0,22 <SEP> 513 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,07 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> -- <SEP> 950 <SEP> 1,65 <SEP> 94 <SEP> 650 <SEP> 500 <SEP> 1,62
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 920-- <SEP> 1,43 <SEP> 78 <SEP> 780 <SEP> 620 <SEP> 1,06 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 900 <SEP> -- <SEP> 1,72 <SEP> 94 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,62
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 1150 <SEP> -- <SEP> 1,38 <SEP> 78 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,35
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 850-- <SEP> 0,53 <SEP> 648 <SEP> 650 <SEP> 500 <SEP> 1,48
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> -- <SEP> 910 <SEP> 0,62 <SEP> 518 <SEP> 680 <SEP> 500 <SEP> 1,44
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> 920 <SEP> -- <SEP> 0,22 <SEP> 412 <SEP> 650 <SEP> 500 <SEP> 1,

  08 <SEP> X
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> 930 <SEP> -- <SEP> 1,27 <SEP> 88 <SEP> 600 <SEP> 450 <SEP> 1,57
<tb>

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une bande mince en acier par laminage à chaud, dans lequel on soumet une brame d'acier se trouvant à L'état austénitique, à un Laminage de dégrossissage jusqu'à une épaisseur intermédiaire suivi d'un Laminage de finition comportant plusieurs passes de réduction successives pour L'amener gradueLLement à L'épaisseur finale désirée, caractérisé en ce qu' avant Le Laminage à chaud, on porte La brame à une température de réchauffage, respectivement d'égalisation, comprise entre 1100 C et 800 C, et en ce que L'on effectue au moins La dernière desdites passes de réduction avec un taux d'écrouissageeau moins égal à 0,4 et en ce que La tempé- rature de fin de Laminage de finition est comprise entre 750 cet 400 C.
  2. 2. Procédé suivant La revendication 1, caractérisé en ce que Ledit taux d'écrouissageEest au moins égal à 0,8.
  3. 3. Procédé suivant L'une ou L'autre des revendications 1 et 2; carac- térisé en ce que La température de réchauffage, respectivement d'égalisation, de La brame d'acier avant le Laminage à chaud est comprise entre 1000 C et 850 C.
  4. 4. Procédé suivant L'une ou L'autre des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce que Ladite température de fin de Laminage de finition est comprise entre 700 C et 500 C.
  5. 5. Procédé suivant L'une ou L'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que L'on réalise une vitesse d'écrouissage ¼ au moins égale à 60 s-1 dans au moins une desdites passes de réduction.
  6. 6. Bande mince en acier Laminée à chaud par Le procédé de L'une ou L'autre des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un coeur constitué de grains ferritiques recristallisés de taille ASTM # 9 et des couches superficielles, disposées de part et d'autre dudit coeur, constituées de grains pLus fins, de taiLLe ASTM > 10. <Desc/Clms Page number 11>
  7. 7. Bande mince suivant La revendication 6, caractérisée en ce que chacune desdites couches superficielles a une épaisseur au moins égale à 1/8 de L'épaisseur de La bande.
  8. 8. Bande mince suivant La revendication 7, caractérisée en ce que chacune desdites couches superficieLLes a une épaisseur au moins égale à 1/4 de l'épaisseur de La bande.
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