BE1012462A3

BE1012462A3 - Procede de fabrication d'une bande d'acier laminee a chaud pour emboutissage.

Info

Publication number: BE1012462A3
Application number: BE9900078A
Authority: BE
Inventors: Paepe Annick De; Jean-Claude Herman
Original assignee: Centre Rech Metallurgique
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-11-07
Also published as: WO2000046411A1; DE60028875D1; EP1070148B1; DE60028875T2; ES2265908T3; EP1070148A1; AU2086900A

Abstract

Le procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à chaud pour emboutissage, dans lequel on soumet une brame d'acier à une température supérieure à Ac3 à un laminage de dégrossissage dans le domaine austénique et ultérieurement à un laminage de finition, est appliqué à un acier de type Ti-IF contenant moins de 0,05 % en poids de titane et de 0,015 % à 0,075 % en poids de niobium. On effectue le laminage de finition en partie dans la région à basse température du domaine austénitique de l'acier, sans lubrification des cylindres et avec un taux de réduction d'épaisseur compris entre 30 % et 80 %, et en partie dansle domaine ferritique de l'acier, avec des cylindres lubrifiés et avec une température de début de laminage ferritique comprise entre 860 degré C et 800 degré C et ybe température de fin de laminage ferritique comprise entre 750 degré C et 600 degré C. On bobine ensuite la bande à une température comprise entre 650 degré C et 500 degré C et on la recuit en continu à une température comprise entre 800 degré C et 850 degré C pendant un temps compris entre 30 secondes et 2 minutes. La lubrification des cylindres pendant le laminage dans le domaine ...

Description


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  Procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à chaud pour emboutissage. 



  Domaine technique La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à chaud pour emboutissage. 



  Etat de la technique. 



    A l'heure actuelle, les   bandes d'acier destinées à des opérations d'emboutissage sont généralement des bandes d'acier laminées à froid, qui présentent des propriétés très favorables à cet égard. La fabrication de ces bandes à froid comporte cependant diverses opérations de réduction d'épaisseur et de traitement thermique qui en augmentent le coût. 



  L'utilisation de bandes d'acier laminées à chaud pour des opérations d'emboutissage, en remplacement des bandes laminées à froid traditionnelles, suscite de ce fait un intérêt croissant, aussi bien au niveau de la fabrication que chez les utilisateurs. 



  Il est bien connu que les aciers destinés à l'emboutissage sont des aciers doux, c'est-àdire des aciers dont la teneur en carbone est inférieure à 0,2 % en poids, et de préférence inférieure à 0,1 % en poids. 



  Selon la pratique habituelle, les aciers doux sont laminés à chaud dans le domaine austénitique et la température de fin de laminage est supérieure à la température de transformation Ar3. Les possibilités d'emploi de ces bandes à chaud conventionnelles sont cependant très limitées, en raison de leur texture aléatoire et de leur mauvaise aptitude à l'emboutissage. En outre, il est Impossible en pratique de fabriquer des bandes minces laminées à chaud par cette méthode conventionnelle. En effet, la faible épaisseur des bandes entraîne un refroidissement rapide de celles-ci, même en cours de laminage à chaud, de sorte qu'il n'est pas possible d'effectuer le laminage de finition dans le domaine austénitique. Pour ces diverses raisons, il existe actuellement un intérêt croissant pour le laminage dit ferritique. 



  Selon ce procédé de laminage, connu notamment par le brevet   EP-A-O   524 162, le laminage de dégrossissage est effectué dans le domaine austénitique, tandis que le 

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 laminage de finition est effectué dans le domaine ferritique, c'est-à-dire à plus basse température. 



  Dans les lignes de fabrication à chaud avec enfournement froid des brames de coulée continue, cette technique s'avère particulièrement intéressante parce qu'elle permet de réaliser de substantielles économies d'énergie. En effet, la température de réchauffage est moins élevée que dans les procédés conventionnels. Le laminage de finition à plus basses températures permet ainsi de fabriquer des bandes laminées à chaud de faible épaisseur, ayant une bonne aptitude à l'emboutissage. 



  La mise en oeuvre de cette technique est cependant soumise à diverses conditions et présente de ce fait quelques inconvénients. 



  En particulier, la quantité de carbone se trouvant en solution pendant le laminage ferritique doit être minimisée. Il en résulte qu'il n'est possible de fabriquer des tôles pour emboutissage profond qu'à partir d'aciers ne contenant pas d'atomes interstitiels, dits aciers IF (Interstitial Free). Il a été proposé d'améliorer la situation par des additions de titane et de soufre, mais une telle solution peut entraîner des défauts de surface et ne s'avère pas toujours intéressante au point de vue économique. 



  En outre, le laminage ferritique doit être effectué à une température suffisamment basse pour éviter toute recristallisation dans le laminoir de finition. Les forces de laminage plus élevées dans un laminoir opérant à basse température peuvent dès lors 
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 constituer un facteur de limitation pour le laminage de bandes minces à chaud. 



  ,. 



  J. Les bandes minces à chaud, fabriquées en acier Ti+ S-IF laminé dans la ferrite et recris- tallisé, qui comportent des teneurs accrues en titane et en soufre, présentent certes un coefficient de Lankford élevé, avec   r, = 1,   6-1,7, mais leur anisotropie planaire reste trop importante   (A     r'= 1)   pour permettre l'emboutissage profond. 



  Présentation de l'invention Pour éviter les inconvénients précités, la présente invention propose un procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à chaud présentant une teneur en titane réduite et une aptitude à l'emboutissage améliorée par rapport aux bandes d'acier évoquées dans l'introduction. Une bande d'acier laminée à chaud produite par le procédé de 

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 l'invention se distingue notamment par un coefficient d'anisotropie (rmoyen) amélioré et une anisotropie planaire   (A   r) sensiblement réduite par rapport à l'état de la technique. 



  Conformément à l'invention, un procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à chaud pour emboutissage, dans lequel on soumet une brame d'acier à une température supérieure à Ac3 à un laminage de dégrossissage dans le domaine austénitique et ultérieurement à un laminage de finition, est caractérisé en ce que l'acier est un acier de type Ti-IF contenant moins de 0,05 % en poids de titane et de 0,015 % à 0, 075 % en poids de niobium, en ce que l'on effectue ledit laminage de finition au moins en partie dans le domaine ferritique de l'acier, avec une température de début de laminage ferritique comprise entre   875 C   et 800 C, avec des cylindres lubrifiés et avec un taux de réduction d'épaisseur d'au moins 80 % au cours dudit laminage de finition dans le domaine ferritique,

   et en ce que l'on bobine la bande d'acier à une température compnse entre   750 C   et   500 C.   



  Le bobinage dans l'intervalle de température compris entre   680 C-750 C   permet de produire une bande à chaud recristallisée et pour application directe en emboutissage. 



  Le bobinage entre   500 C   et   680 C   conduit à la formation d'une bande non recristallisée qui nécessite un traitement de recristallisation dans une ligne de recuit continu ou de galvanisation. 



  Selon une mise en oeuvre particulière, on effectue ledit laminage de finition en partie dans la région à basse température du domaine austénitique de l'acier, sans lubnfication des cylindres et avec un taux de réduction d'épaisseur supérieur ou égal à 30 %, de préférence compris entre 30 % et 80 %, et en partie dans le domaine ferritique de l'acier, avec des cylindres lubrifiés et avec une température de début de laminage ferritique comprise entre   860 C   et   800oC   et une température de fin de laminage ferritique comprise entre   750 C   et   600 C,

     on bobine ladite bande à une température comprise entre   650 C   et   500 C   et on la recuit en continu à une température comprise entre   800 C   et   850 C   pendant un temps compris entre 30 secondes et 2 minutes. 



  Pour la lubrification des cylindres pendant le laminage dans le domaine ferntique, on utilise de préférence une huile à base d'esters. 

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  Comme on l'a indiqué plus haut, le procédé de l'invention s'adresse à des aciers Ti-IF, dans lesquels le titane est partiellement remplacé par du niobium. On a en effet constaté que la précipitation du carbure de niobium (NbC) commençait à des températures croissantes, dans le domaine austénitique, lorsque la teneur en niobium augmente dans l'acier. Il en résulte que le carbone en solution est   presqu'entièrement   fixé avant le début de la déformation dans le domaine ferritique. On peut ainsi obtenir un produit final, c'est-à-dire une bande laminée à chaud, qui présente une courbe de traction pratiquement continue et qui se prête dès lors remarquablement à l'emboutissage profond. 



  En outre, une telle addition de niobium retarde la recristallisation entre les cages de laminoir dans le domaine ferritique. La température d'entrée dans le laminoir de finition peut donc être plus élevée que dans la pratique antérieure et atteindre ainsi une valeur de 8500C à 8750C comme on l'a indiqué plus haut. 



  Les efforts de laminage peuvent ainsi être moins élevés dans le laminoir finisseur ; de même, le temps d'attente entre le laminoir   dégrossisseur   et le laminoir finisseur peut être raccourci, au profit d'un accroissement de la productivité. Ce temps d'attente peut d'ailleurs être complètement supprimé, en appliquant un refroidissement accéléré du produit à la sortie du laminoir dégrossisseur. 



  Brève description de la figure 1 La figure 1 unique représente l'évolution comparée de la valeur du coefficient r pour un 
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 acier Ti + S-IF conventionnel et deux aciers Ti+ Nb-IF suivant l'invention. t, Modes de mise en oeuvre de l'invention On a fabriqué des brames d'aciers présentant les compositions indiquées dans le tableau 1 ci-dessous. 



   TABLEAU 1-Composition chimique des aciers (% poids) 
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<tb> 
<tb> Acier <SEP> C <SEP> N <SEP> S <SEP> Al <SEP> Mn <SEP> Ti <SEP> Nb
<tb> haut <SEP> Ti+S+IF <SEP> 2.9 <SEP> 2.2 <SEP> 10.0 <SEP> 38 <SEP> 161 <SEP> 90 <SEP> NbTi-IF1 <SEP> 2.2 <SEP> 2.5 <SEP> 14.0 <SEP> 35 <SEP> 107 <SEP> 35 <SEP> 38
<tb> NbTi-IF2 <SEP> 2.0 <SEP> 2.8 <SEP> 9.0 <SEP> 34 <SEP> 94 <SEP> 27 <SEP> 52
<tb> 
 

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 Les produits ont été réchauffés à 10500C puis laminés à chaud en six passes jusqu'à une épaisseur finale de 1,3 mm. Au cours de ce laminage de finition, les trois premières passes ont été effectuées dans la région des basses températures du domaine austénitique, c'est-à-dire à des températures légèrement supérieures à Ac3, avec un taux de réduction d'épaisseur de 73 % et sans lubrification des cylindres. 



  Les trois autres passes ont été effectuées dans le domaine ferritique, avec des cylindres lubrifiés au moyen d'une huile à base d'esters. La température du produit à l'entrée de la première passe de laminage ferritique était d'environ   840 C   et la température de sortie de la dernière passe était d'environ 620 C. 



  Après le laminage à chaud, la bande a été bobinée à   500 C   puis a été recuite en continu à    820'Cependant   60 secondes. 



  On a mesuré les propriétés mécaniques de ces échantillons, on a déterminé leur texture à mi-épaisseur, puis on a   calculé l'évolution.   du coefficient d'anisotropie r. 



  La figure 1 unique illustre cette évolution pour les trois aciers du tableau 1, en fonction de l'angle a par rapport à la direction de laminage. 



  Les courbes 1 et 2, correspondant respectivement aux aciers   Nb+Ti-tFt   et Nb+Ti-IF2, montrent une nette amélioration du coefficient d'anisotropie moyen. ainsi que de l'anisotropie planaire   (A   r   = r-rJ   par rapport à l'acier Ti+ S-IF conventionnel (courbe 3). 



  Dans un autre exemple (courbe 4), on a fabriqué une   brame   d'acier Nb+Ti-IF1, qui a été réchauffée à haute température, à savoir    12500C, puis-le   laminage de dégrossissage a été effectué à haute température dans le domaine austénitique. Le produit, d'une épaisseur de 20 mm, a subi un refroidissement depuis sa température de fin de laminage de dégrossissage de   1 0400C jusqu'à   une température de 900 C, avec une vitesse de refroidissement de l'ordre de   40 C/s.   Le laminage de finition a été effectué en quatre passes dans le domaine ferritique, avec une température d'entrée de 870 C, avec des cylindres lubrifiés et avec une réduction totale   d'épaisseur,   dans la ferrite, de 80 %. 



  La bande a été refroidie dans l'air calme, puis bobinée à 730 C. 

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 La courbe 4 de la figure 1 montre l'évolution du coefficient d'anisotropie r ; il apparaît encore une légère amélioration du coefficient   rmoven.   ainsi que de l'anisotropie planaire A r, par rapport à la courbe 3. 



  Le procédé de l'invention permet de fabriquer des bandes d'acier laminées à chaud pour emboutissage, qui présentent peu de risques de défauts de surface, en raison d'une faible teneur en titane. De plus la présence de niobium relève sensiblement la température de non recristallisation dans l'austénite. Il en résulte une structure de grain plus fine après la transformation allotropique austénite-ferrite et, de ce fait, une amélioration de l'anisotropie planaire. 



  Enfin, les températures de laminage plus élevées dans le laminoir de finition réduisent les efforts de laminage.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une bande d'acier laminée à chaud pour emboutissage, dans lequel on soumet une brame d'acier à une température supérieure à Ac3 à un laminage de dégrossissage dans le domaine austénitique et ultérieurement à un laminage de finition, caractérisé en ce que l'acier est un acier de type Ti-lF contenant moins de 0,05 % en poids de titane et de 0,015 % à 0,075 % en poids de niobium, en ce que l'on effectue ledit laminage de finition au moins en partie dans le domaine ferritique dudit acier, avec une température de début de laminage ferritique compnse entre 875 C et 800 C, avec des cylindres lubrifiés et avec un taux de réduction d'épaisseur total d'au moins 80 %,

et en ce que l'on bobine la bande d'acier à une température comprise entre 750 C et 500 C.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue ledit laminage de finition en partie dans la région à basse température du domaine austénitique de l'acier, sans lubrification des cylindres et avec un taux de réduction d'épaisseur compris entre 30 % et 80 %, et en partie dans le domaine ferritique de l'acier, avec des cylindres lubrifiés et avec une température de début de laminage ferritique comprise entre 860 C et 800 C et une température de fin de laminage ferritique comprise entre 7500C et 600 C, en ce que l'on bobine ensuite ladite bande à une température comprise entre 650 C et 500 C,

et en ce qu'on la recuit en continu à une température comprise entre 800 C et 8500C pendant un temps compris entre 30 secondes et 2 minutes.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la lubrification des cylindres pendant le laminage dans le domaine ferritique de l'acier est effectuée au moyen d'une huile à base d'esters.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue ledit laminage de dégrossissage dans le domaine austénitique de l'acier et en ce que l'on soumet l'acier à un refroidissement accéléré jusqu'à une température qui n'est pas inférieure à la température de début du laminage de finition,