BE1005147A6 - Procede de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminee a froid. - Google Patents

Procede de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminee a froid. Download PDF

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Abstract

On réchauffe une brame d'acier jusqu'à une température comprise entre A3 et 1150 degrés C, puis on effectue le laminage de dégrossissage de cette brame dans le domaine austénitique, c'est-à-dire avec une température de fin de laminage égale ou supérieure à A3, pour former une ébauche. On refroidit cette ébauche en moins de 30 secondes jusqu'à une température comprise entre 800 degrés C et 500 degrés C, pour provoquer la transformation ferritique, et on effectue le laminage de finition de cette ébauche jusqu'à une épaisseur de 0,5 mm à 2mm avec une température de fin de laminage de finition comprise entre 750 degrés C et 300 degrés C, pour former une bande à chaud. On bobine la bande à chaud à une température comprise entre 650 degrés C et 200 degrés C, puis on soumet cette bande à chaud à au moins une étape de laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale sédirée, inférieure à 0,50 mm, avec un taux de réduction total inférieur ou égal à 95 %.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminée à froid. 



  La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminée à froid. 



  Au sens de la présente invention, une bande ultra-mince est une bande ayant une épaisseur inférieure à 0,50 mm, et de préférence inférieure à 0,20 mm. Une telle bande est utilisée essentiellement pour des applications courantes, telles que la fabrication du fer-blanc avec lequel on réalise les corps de boites à conserves. 



  Actuellement, cette bande est constituée d'un acier particulièrement économique, du type   ELC-Extra Low Carbon-qui   présente typiquement la composition suivante : C : 0, 02-0, 10 % ; Mn : 0, 10-0, 50 % ; Al : 0, 025- 0,065 % ; N2 : 0, 001-0, 010 %, le reste étant du fer avec des impuretés inévitables. 



  Le procédé classique de fabrication de ce type de bande comprend actuellement les opérations suivantes : a. coulée continue de l'acier en brames ayant une épaisseur de 150 mm à
300 mm ; b. réchauffage des brames, pour homogénéiser leur température, jusqu'à une température élevée, comprise entre 11500C et   1300oC   ; c. laminage à chaud, qui comporte une phase de dégrossissage et une phase définition, en une bande à chaud ayant une épaisseur de 1,5 mm à 4 mm ; le laminage à chaud est réalisé entièrement dans le domaine austénitique, c'est-à-dire au-delà du point Ar3 ; d. décapage de la bande à chaud ; e. premier laminage à froid, jusqu'à une épaisseur comprise entre 0,25 mm et 1 mm ; 
 EMI1.1 
 f. recuit de recristallisation, en continu ou en bobine serrée ;

   g. relaminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale inférieure à 0, 25 mm, avec un taux de réduction de 50 % au maximum. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 Le cycle de fabrication à froid, à savoir les opérations (e) à (g), est fréquemment   appelé"traitement   de double réduction", par référence aux deux opérations de laminage à froid. 



  Les propriétés requises d'une bande de ce type sont d'une part la résistance, à savoir la limite d'élasticité et la charge de rupture, et d'autre part la ductilité, représentée essentiellement par l'allongement. L'état de surface constitue également une propriété importante de la   bande.    



  Le niveau de résistance résulte de l'ensemble du processus de fabrication, et en particulier du taux de réduction de la seconde opération de laminage à froid. La ductilité dépend aussi du taux de réduction au cours du dernier laminage à froid, ainsi que de la sensibilité au vieillissement du produit final. 



  A cet égard, on sait que le vieillissement d'un produit est dû en partie à la présence d'azote soluble, qui précipite au cours du temps sous la forme du nitrure   A1N   et provoque une perte de ductilité du produit. Le vieillissement de l'acier peut être combattu par différentes méthodes. 



  Une première méthode consiste à limiter la température de réchauffage des brames à un niveau tel que la dissolution du nitrure   A1N   ne se produise pas. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle ne permet plus de garantir le laminage à chaud entièrement dans le domaine austénitique, ce qui conduit inévitablement à des structures hétérogènes et à des irrégularités dans les dimensions des bandes à chaud. 



  Il est également possible de stabiliser l'azote sous la forme de nitrures par l'addition d'éléments tels que le titane ou le bore. Ces éléments sont cependant très coûteux et leur emploi est incompatible avec la nécessité de maintenir le prix de revient de l'acier très bas. 



  Enfin, on peut augmenter la température de bobinage des bandes à chaud au-delà de   700. C,   de manière à précipiter sous la forme du nitrure   A1N   tout l'azote préalablement dissous lors du réchauffage initial. Cependant, des températures de bobinage trop élevées conduisent à des hétéro- 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 généités en long et en travers des bandes ainsi qu'à la formation d'une couche d'oxyde d'épaisseur excessive. De plus, des températures de bobinage voisines de 700*C donnent lieu à la formation de cémentite très grossière, qui détériore   l'état   de surface des produits très minces. 



  La procédure actuelle résulte dès lors d'un compromis considéré jusqu'à présent comme optimal : on réchauffe les brames à une température suffisante pour effectuer le laminage à chaud entièrement dans le domaine austénitique, et on bobine les bandes à chaud à une   température e 550. C   à   600'C   de façon à précipiter une partie de l'azote sous la forme du nitrure AIN sans qu'il se produise une coalescence de la cémentite au-delà d'une certaine taille. 



  Cette procédure présente néanmoins l'inconvénient que l'acier reste vieillissant, puisqu'il contient de l'azote soluble, avec la conséquence d'une diminution de la ductilité du produit final après le laminage à froid. 



  La présente invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminée à froid, non vieillissante, dont les tolérances dimensionnelles sont strictement respectées, et dans laquelle la cémentite est finement dispersée. Une telle bande convient particulièrement bien pour la fabrication du fer-blanc. 



  Conformément à la présente invention, un procédé de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminée à froid, dans lequel on soumet l'acier à un laminage à chaud comprenant un laminage de dégrossissage et un laminage de finition, et à au moins une étape de laminage à froid, est caractérisé en ce que l'on réchauffe une brame d'acier jusqu'à une température comprise entre A3 et 1150 C, en ce que l'on effectue le laminage de dégrossissage de cette brame dans le domaine austénitique,   c'est-à-dire   avec une température de fin de laminage égale ou supérieure à Ag, pour former une ébauche, en ce que l'on refroidit rapidement ladite ébauche jusqu'à une température comprise entre   800.

   C   et   400OC,   en ce que l'on effectue le laminage de finition de cette ébauche jusqu'à une épaisseur de 0,5 mm à 2 mm avec une température de fin de laminage de finition comprise entre   750. C   et   300. C,   pour former une bande à chaud, en ce que l'on 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 bobine ladite bande à chaud à une température comprise entre   65O. C   et   200. C,   et en ce que l'on soumet cette bande à chaud à au moins une étape de laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale désirée, avec un taux de réduction total inférieur ou égal à 95 %. 



  Contrairement à la pratique antérieure, le réchauffage de la brame peut être limité à une température telle que le nitrure AIN ne soit pas dissous. Pour le type d'acier envisagé ici, la température de réchauffage est avantageusement comprise entre   (AC3     + 50'C)   et   1050'C.   Par ailleurs, cette température est suffisante pour éviter un réchauffage en phase intercritique, c'est-à-dire austénitique + ferritique, ou en phase ferritique, qui conduirait à la formation de cémentite très grossière sur la bande laminée à chaud. 



  Le laminage de dégrossissage est effectué dans le domaine austénitique, pour former une ébauche dont l'épaisseur varie en fonction de l'épaisseur du produit final à fabriquer. Pour fixer les idées, l'épaisseur de l'ébauche est généralement comprise entre 20 mm et 50 mm. 



  Entre le laminage de dégrossissage et le laminage de finition, on refroidit l'ébauche de façon à opérer la transformation de phase de l'austénite en ferrite. La vitesse de refroidissement conditionne, de façon connue, la taille du grain ferritique, la taille et la dispersion des îlots de cémentite ou des îlots d'austénite résiduelle. On effectue dès lors un refroidissement accéléré de l'ébauche, afin d'obtenir une cémentite fine et dispersée et donc une structure ferritique homogène. La durée de ce refroidissement est avantageusement inférieure à 30 secondes. 



  Cette durée depend évidemment de la température jusqu'à laquelle on a refroidi l'ébauche et qui sera la température de début du laminage de finition dans le domaine ferritique. Selon la valeur de cette température, on obtient une structure mixte   ferrite+austénite   résiduelle finement dispersée ou une structure ferritique contenant de la cémentite finement dispersée. La structure mixte correspond à la partie supérieure du domaine de température précité de   8OO. C-500. C,   tandis que la structure ferritique correspond à la partie inférieure de ce domaine de température. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Lorsque l'ébauche a atteint la température désirée, on effectue le laminage de finition dans le domaine ferritique, pour produire une bande à chaud ayant une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 4 mm, et de préférence entre 0,5 mm et 2, 5 mm. Le laminage de finition est réalisé sans attendre la coalescence des îlots d'austénite résiduelle ou de cémentite. 



  Eventuellement, on refroidit la bande à chaud jusqu'à la température de bobinage. Celle-ci est de préférence comprise entre 250*C et 400*C. 



  La bande à chaud mince est ensuite laminée à froid, généralement en deux opérations, jusqu'à une épaisseur finale inférieure à 0,50 mm, et de préférence inférieure à 0,20 mm. 



  Au cours de la première opération de laminage à froid, l'épaisseur de la bande est réduite à moins de 0,5 mm, et de préférence à moins de 0,35 mm, avec un taux de réduction inférieur à 90 %. 



  La seconde opération de laminage à froid confère à la bande son épaisseur et ses propriétés finales, avec un taux de réduction inférieur à 50 % et de préférence inférieur à 30   %.   



  Le procédé de l'invention est illustré par plusieurs exemples de mise en oeuvre, dont les caractéristiques et les résultats sont rassemblés dans le tableau qui suit. A titre de comparaison, ce tableau comprend également les résultats obtenus par un procédé de la technique antérieure. 



  Dans ce tableau, les colonnes ont la signification suivante :
1) N* : numéro de l'exemple. 



   Les exemples 1 à 5 se rapportent à   l'invention (+) ; l'exemple  
6 se réfère à un procédé antérieur. 



   2) TR température de réchauffage de la brame. 



   3) TD température de fin du laminage de dégrossissage. 



   4) TF température de fin du laminage de finition. 



   5) TB température de bobinage de la bande à chaud. 



   6) ech épaisseur de la bande à chaud. 



   7)   e   épaisseur de la bande à froid après la première opération de laminage à froid. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 8)   efr2 :   épaisseur de la bande à froid après la seconde opération de laminage à froid. 
 EMI6.1 
 



  9) Re (NV) : limite d'élasticité de la bande à froid non vieillie. 



  10) Rr (NV) : charge de rupture de la bande à froid non vieillie. 



  11) A (NV) : allongement de la bande à froid non vieillie. 



  12)   Re   (V) : limite d'élasticité de la bande à froid après vieillissement de 50 jours à   50. C.   



  13) Rr (V) : charge de rupture de la bande à froid après vieillissement de 50 jours à   50'C.   



  14) A (V) : allongement de la bande à froid après vieillissement de 50 jours à   5O. C.   



  Dans tous les cas, la bande à froid produite par le procédé de l'invention s'est avérée insensible au vieillissement. Cette caractéristique, due à la température limitée de réchauffage de la brame, se traduit par une remarquable stabilité des propriétés mécaniques, en particulier de l'allongement et dès lors de la ductilité de la bande. Ce résultat n'est pas atteint pas le procédé antérieur. De plus, la ductilité est nettement plus élevée par le procédé de l'invention que par le procédé antérieur, ce qui favorise la mise en oeuvre de la bande à froid produite suivant l'invention. 



  L'exemple 4 concerne le cas particulier d'une bande qui n'a subi qu'une seule opération de laminage à froid à partir d'une bande à chaud recris-   tanisée   par un recuit continu en direct. La bande à froid obtenue présente également des propriétés très favorables, tant en ce qui concerne la résistance que la ductilité et le vieillissement. Il apparaît ainsi que, en utilisant une bande à chaud très mince avec une structure écrouie, le procédé de l'invention permet, pour certaines gammes d'épaisseurs finales, de supprimer une opération de laminage à froid sans nuire aux propriétés de la bande à froid obtenue. 



  D'une manière générale, une bande d'acier laminée à chaud par le procédé de l'invention se distingue par l'absence de vieillissement, ainsi que par une limite d'élasticité et une charge de rupture très basses dans le cas où la structure laminée dans le domaine ferritique recristallise totalement,   c'est-à-dire   si la température de laminage (TF        700 C)   et/ou 

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 si la température de bobinage   (Ta      >      550. C)   sont suffisamment élevées. 



  Dans toutes les autres conditions, l'acier, également non vieillissant, est caractérisé par une microstructure ferritique à grain allongé, partiellement ou totalement restaurée. Quel que soit l'état de la structure de la bande à chaud, la cémentite y est finement dispersée. 



  Au stade du laminage à froid, deux cas peuvent se présenter. D'une part, l'utilisation d'une bande à chaud très mince avec une structure écrouie ou recristallisée permet soit de réduire le taux de réduction global à froid (exemple 4), soit d'atteindre une épaisseur finale inférieure à 0,15 mm (exemple 5). D'autre part, l'utilisation d'une bande à chaud plus douce que les bandes à chaud classiques laminées dans le domaine austénitique, permet de partir d'une bande à chaud plus épaisse parce qu'elle autorise un taux de réduction total à froid plus élevé (exemples 1-3). 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  TABLEAU 
 EMI8.1 
 
<tb> 
<tb> N 1 <SEP> TR <SEP> TD <SEP> TF <SEP> TB <SEP> ech <SEP> efr1 <SEP> efr2
<tb> (OC) <SEP> (*C) <SEP> ('C) <SEP> (*C) <SEP> (mm) <SEP> (mm) <SEP> (mm)
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6 <SEP> 7 <SEP> 8
<tb> 1 <SEP> + <SEP> 1020 <SEP> 920 <SEP> 720 <SEP> 650 <SEP> 1.9 <SEP> 0.24 <SEP> 0.17
<tb> 2 <SEP> + <SEP> 1000 <SEP> 925 <SEP> 510 <SEP> 300 <SEP> 1.1 <SEP> 0.20 <SEP> 0.17
<tb> 3 <SEP> + <SEP> 980 <SEP> 910 <SEP> 725 <SEP> 640 <SEP> 1.2 <SEP> 0.18 <SEP> 0.13
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 980 <SEP> 910 <SEP> 500 <SEP> 300 <SEP> 0.5 <SEP> 0.

   <SEP> 35
<tb> 5 <SEP> + <SEP> 975 <SEP> 905 <SEP> 500 <SEP> 320 <SEP> 0.5 <SEP> 0.13 <SEP> 0.10
<tb> 6 <SEP> 1280 <SEP> 1030 <SEP> 860 <SEP> 570 <SEP> 2.1 <SEP> 0.25 <SEP> 0.17
<tb> N 1 <SEP> Re(NV) <SEP> Rr(NV) <SEP> A(NV) <SEP> Re(V) <SEP> Rr <SEP> (V) <SEP> A <SEP> (V)
<tb> (Nmm-2) <SEP> (Nmm-2) <SEP> (Nmm-2) <SEP> (Nmm-2) <SEP> (Nmm-2) <SEP> (%)
<tb> 1 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12 <SEP> 13 <SEP> 14
<tb> 1 <SEP> + <SEP> 540 <SEP> 548 <SEP> 4.2 <SEP> 543 <SEP> 547 <SEP> 4.1
<tb> 2 <SEP> + <SEP> 517 <SEP> 533 <SEP> 6.9 <SEP> 515 <SEP> 535 <SEP> 7.0
<tb> 3 <SEP> + <SEP> 545 <SEP> 554 <SEP> 5.0 <SEP> 549 <SEP> 558 <SEP> 4.9
<tb> 4 <SEP> + <SEP> 508 <SEP> 527 <SEP> 7.0 <SEP> 510 <SEP> 532 <SEP> 7.2
<tb> 5 <SEP> + <SEP> 512 <SEP> 532 <SEP> 7.0 <SEP> 515 <SEP> 540 <SEP> 7.1
<tb> 6 <SEP> 567 <SEP> 580 <SEP> 2.9 <SEP> 588 <SEP> 592 <SEP> 0.8
<tb>

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une bande ultra-mince en acier laminée à froid, dans lequel on soumet l'acier à un laminage à chaud comprenant un laminage de dégrossissage et un laminage de finition, et à au moins une étape de laminage à froid, caractérisé en ce que l'on réchauffe une brame d'acier jusqu'à une température comprise entre Ag-et 1150'C, en ce que l'on effectue le laminage de dégrossissage de cette brame dans le domaine austénitique, c'est-à-dire avec une température de fin de laminage égale ou supérieure à Ag, pour former une ébauche, en ce que l'on refroidit rapidement ladite ébauche jusqu'à une température comprise entre 800*C et 500.
    C, en ce que l'on effectue le laminage de EMI9.1 finition de cette ébauche jusqu'à une épaisseur de 0, 5 mm à 2 mm avec une température de fin de laminage de finition comprise entre 7500C et 3006C, pour former une bande à chaud, en ce que l'on bobine ladite bande à chaud à une température comprise entre 6500C et 200'C, et en ce que l'on soumet cette bande à chaud à au moins une étape de laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale désirée, avec un taux de réduction total inférieur ou égal à 95 %.
  2. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on ré- chauffe la brame jusqu'à une température comprise entre (A., + 50OC) et 1050'C.
  3. 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que l'épaisseur de l'ébauche formée par le laminage de dé- grossissage est comprise entre 20 mm et 50 mm.
  4. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on refroidit ladite ébauche rapidement pour assurer la transformation de phase de l'austénite en ferrite avant le laminage de finition et en ce que la durée de ce refroidissement est inférieure à 30 secondes. <Desc/Clms Page number 10>
  5. 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on effectue ledit laminage de finition à partir de ladite température comprise entre 800. C et 500. C jusqu'à une épaisseur de bande à chaud comprise entre 0,5 mm et 4 mm.
  6. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite bande à chaud est comprise entre 0,5 mm et 2, 5 mm.
  7. 7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on bobine ladite bande à chaud à une température comprise entre 250. C et 400. C.
  8. 8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on lamine à froid ladite bande à chaud en deux opérations, jusqu'à une épaisseur finale inférieure à 0,50 mm, et de préférence inférieure à 0,20 mm.
  9. 9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la première opération de laminage à froid confère à la bande une épaisseur infé- rieure à 0,5 mm avec un taux de réduction inférieur ou égal à 90 %.
  10. 10. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caracté- risé en ce que la seconde opération de laminage à froid confère à la bande à froid son épaisseur finale, avec un taux de réduction infé- rieur à 50 %, et de préférence inférieur à 30 %.
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