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" Tôles et autres feuilles métalliques perfectionnées et leur procédé de fabrication ".
La présente invention est relative à des tôles et autres feuilles métalliques perfectionnées et à leur pro- cédé de fabrication. L'invention concerne plus spéciale- ment les tôles d'acier de faible épaisseur telles que les tôles étamées ou fer blanc.
Il n'a pas été possible jusqu'ici de produire de min- ces tôles d'acier possédant des propriétés à la fois de raideur et de facilité de travail. Les tôles d'acier qu'on trouve actuellement et qui peuvent être conformées au es- tampées facilement ne possèdent pas une raideur suffisan- te pour ne pas se déformer durant les manipulations,l'em- paquetage et le transport . Les tôles d'acier qui sont suffisamment raides pour résister aux déformations et ma- nipulations ne peuvent pas être facilement estampées et conformées en formel de boites ou récipients en fer blanc
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avec des résultats satisfaisants. Bien que des essais et des dépenses considérables aient été engagés dais le but d'obtenir un produit mince ayant les caractéristiques ci-dessus mentionnées, les résultats désirés n'ont pas encore été atteints.
La présente invention permet, pour la première fois, l'obtention d'un produit possédant à la fois les propriétés de raideur et de facilité de travail et convenant parfaitement, de ce fait, à la fabri- cation de bottes ou récipients en fer blanc ainsi qu'à d'autres usages.
Des tôles d'acier de faible épaisseur ont été pro- duites avec succès et économiquement jusqu'ici par lamina- ge à froid, dans un laminoir à quatre étages continu ou à renversement de marche et comportant des/aliers à billes ou à rouleaux, d'une bande d'acier laminée à chaud. Le produit ainsi obtenu est caractérisé par une ductilité très élevée après recuit à la manière usuelle du fait de la grande importance de l'amincissement à froid ainsi réali- sé. Bien que cette caractéristique soit désirable dans beaucoup d'usages, elle présente l'inconvénient, dans d'autres cas tels que la fabrication des récipients en fer blanc à moins qu'elle ne soit combinée avec une rigidi- té de valeur convenable.
Du fait que ce produit, lors- qu'il est recuit et traité à la manière usuelle, a été trouvé trop doux pour être utilisé de manière satisfaisan- te comme matière première pour les corps de boltes,les fabricants de bottes en fer blanc ont continué d'utiliser des tôles ou feuilles métalliques produites par le vieux procédé de laminage à chaud en paquet.
Le produit de ductilité élevée obtenu dans un lami- noir à quatre étages est satisfaisant pour constituer les fonds des bottes en fer blanc parce que ces fonds peuvent être estampés plus facilement dans ce produit que dans @
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des tles laminées à chaud et ne se déchirent pas si facilement dans les matrices d'estampage . Cependant,de manière à obtenir la rigidité nécessaire , il est d'usa- ge pour les fabricants de boites en fer blanc d'utiliser un produit plus épais pour les fonds que pour les corps des bottes du fait de l'extrême douceur de la bande lami- née à froid et du manque de la raideur nécessaire.
La qualité requise pour un produit destiné à la fa- brication des corps de boites en fer blanc doit étre une grande raideur . Un corps de boite doit être suffisamment raide de manière qu'il ne puisse pas être facilement bos- sué. Jusqu'ici, on a essayé de donner cette raideur au produit laminé à froid par un laminage à froid important après un recuit en caisse ou par l'emploi d'un acier à teneur élevée en phosphore mais, lorsqu'on procède amnsi, il y a toujours le risque que la liaison du corps de la boite ne puisse être soudée convenablement par suite des caractéristiques d'élasticité introduites .-Toute raideur impartie est accompagnée d'une perte nuisible de ductili- té . De plus, le pDoduit ainsi traité manque d'uniformité.
Cette caractéristique a pour résultat une boite qui fait et qui est impropre aux exigences du stockage. De ce fait, le procédé usuel comporte seulement un laminage à
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. froid superficiel (avec un amincissement de 0,5 à 5 %) après un recuit en caisse .
D'un autre côté , si le produit ayant une ductilité plus grande est utilisé pour la fabrication des boîtes en fer blanc', celles-oi, une fois terminées, sont facilement bossuées lorsqu'elles sont manipulées et en conséquence le revêtement en laque ou vernis s'écaille et souille le contenu. Une bande d'acier durcie légèrement au travail ou recuite a également tendance à se gondoler lorsqu'elle est conformée suivant des corps de boîtes. Ces deux pro-
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priétés sont très nuisibles dans les boîtes en fer blano utilisées pour contenir des produits alimentaires.
Il a jusqu'ici été prouvé qu'il était impossible d'obtenir, par l'un quelconque des/procédés connus, un produit qui possède toutes les exigences nécessaires pour des fonds de boites en fer blanc. Si le produit est suffi- samment ductile , les fonds se déforment facilement pendant les manipulations ultérieures. Si le produit est raide,il ne se conforme pas facilement et, en plus du tésultat qu'un pourcentage élevé de fonds se déchirent dans les ma- trices d'estampage , ces fonds prennent usuellement une forme ellptique et ne s'ajustent pas convenablement dans les corps des boîtes. La pratique usuelle a été de s'en tenir à un compromis et d'utiliser un produit plus épais et ductile de manière à obtenir les qualités de raideur et de facilité de travail.
Ces particularités nuisibles ont été dues en grande partie au manque d'uniformité des pre- propriétés physiques du produit utilisé dans ce but. La présente invention remédie à ces inconvénients et a pour résultat un produit de propriétés physiques uniformes.
La présente invention produit une tôle ou feuille métallique qui remédie complètement aux inconvénients ci- dessus des produits obtenus au moyen d'un laminoir 'à qua- tre étages et qui est utilisable pour la fabrication des boîtes en fer blanc. De plus, le nouveau produit est très supérieur aux tôles ou analogues obtenues par le procédé de laminage à chaud en paquet ou par le laminage à froid d'une bande de métal après recuit de celle-ci pour lui donner la raideur désirée .
Suivant l'invention, une bande d'acier, laminée à chaud et à faible teneur en carbone, est soumise à un laminage à froid , de préférence dans un laminoir à qua- tre étages, jusqudà ce qu'elle soit amincie à une épais- seur supérieure de 5 à 25% de son épaisseur finale,.La
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bande est alors chauffée au-dessus du point A3 ou traitée thenmiquement, à une température voisine de celle du point A1 de façon qu'une dimension de grain uniforme soit obtenue pour le produit. Le traitement thermique de la bande est de préférence celui au-dessus du point A3 Un tel traitement thermique produit une bande ayant des ca- ractéristiques physiques uniformes. En général, tout genre de traitement thermique qui répond à ces nécessités est convenable au procédé.
On notera que le traitement ther- mique est très important du fait que des propriétés physi- ques initiales convenables sont requises de façon que les oaraotéristiques finales désirées soient obtenues lorsque la bande est ensuite traitée pour aboutir au produit fi- nal.
Le produit traité thermiquement est alors laminé à froid à l'épaisseur finale. Comme indiqué ci-dessus, ceci conduit à un amincissement de 5 à 25 %. Après laminage à froid, la bande est passée dans un bain d'étain fondu soit sous forme de bande, soit après avoir été découpée en feuilles de tôle . La bande " vieillit" lorsqu'elle est passée dans de l'étain fondu maintenu à une tempéra- ture comprise entre 267 C,77 et 215 C,55 environ . Le vieillissement de la bande dans le baind/étamage augmente la raideur mais diminue la ductilité .Cependant, la duc- tilité qui reste est encore de beaucoup supérieure au maximum requis pour la fabrication des boites en fer blanc et autres articles analogues. Le vieillissement peut éga- lement être réalisé en chauffant le produit sans le faire passer dans un bain d'étamage.
La présente invention s'étend également à un certain nombre de points particuliers qui apparaîtront dans.le
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texte suivant faityréfêrenoe au dessin annexé, donné à titre d'exemple seulement, dans lequel :
La figure 1 est une vue schématique montrant l'opéra-
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tion de laminage à froid initial.
La figure 2 est une vue analogue montrant l'opéra- tion de traitement thermique .
La figure 3 est une vue analogue montrant le laminage à froid final.
La figure 4 est une vue analogue montrant l'opération d'étamage.
La figure? montre une série de courbes représentant les caractéristiques du produit soumis aux divers lamina- ges à froid après traitement thermique et à des vieillis- sements à diverses températures.
Pour la mise en oeuvre de l'invention, il est pré- férable de partir avec une bande d'acier à faible teneur en carbone laminée à chaud et ayant une épaisseur de 2 m/m 77 environ. Ce produit est courant dans l'industrie de l'aoier. La bande laminée à chaud est soumise à un laminage à froid poursuivi jusqu'à ce que la bande ait été amincie à une épaisseur supérieure de 5 à 25 % de l'épais- seur finale désirée . Le laminage peut être réalisé avan-
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os -\ tageusement dans un laminée à quatre étages comportant des cylindres de travail de diamètre relativement faible appliqués par des cylindres de plus grand diamètre touril- lonnés dans des paliers à billes à rouleaux ou analogues.
On peut utiliser soit un laminoir à renversement de marche et à un seul étage, soit un laminoir continu à étages mul- tiples . De préférence, un grand amincissement du produit est réalisé à chaque passe pour amener le produit à son épaisseur intermédiaire de 0 m/m 203 environ (lorsque l'épaisseur finale désirée pour la tôle mince est de 0 m/m 178 ) en trois passes environ .
Le laminage à froid qui vient d'être décrit est re- présenté schématiquement à la figure 1 dans laquelle le laminoir 10 comporte des cylindres de travail 11 et. des cylindres d'appui 12, la bande laminée à chaud 13 étant
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alimentée entre les cylindres de travail à partir d'un touret ou enrouleur 14 et la bande partiellement amincie étant reçue sur un touret ou enrouleur 16.
Après que la bande laminée à chaud a été amincie à l'épaisseur intermédiaire, elle est soumise à un recuit à basse température ou à un traitement thermique comme re- présenté schématiquement dans la figure 2. Le traitement thermique est réalisé de préférence en faisant passer la bande dans un four continu 17 à partir d'un touret de dé- roulement 18 jusqu'à un touret d'enroulement 19 à l'aide de cylindres d'entraînement 20 et des cylindres 21 du transporteur prévu dans le four . Le four peut être chauf- fé par tous moyens convenables et il est de préférence maintenu à une température telle que la vitesse de dépla- cement du produit dans ce four puisse être réglée eu égard à la longueur du four pour que ce produit soit chauffé à une température de 927 C environ .
Ceci provoque uen re- oristallisation oomplète en un temps très court par exem- ple en trente secondes . Lorsque le produit sort du four, il passe sur une table 22 de refroidissement et est par ce moyen refroidi à la température ambiante . Une atmos- phère non oxydante est maintenue dans le four 17 et
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JJ\ dans une chambre 22 renfermant la table de refroidisse- ment 22.
Après le traitement thermique, la bande, laminée à froid et partiellement amincie, est finalement laminée à froid à l'épaisseur désirée comme illustré schématiquement à la figure 3. Ce laminage froid est réalisé de préfé- rence dans un laminoir 23 analogue à celui représenté en 10 ou ce laminage à froid final peut être effectué dans le même laminoir que le laminage à froid initial. Dans l'un ou l'autre cas, par le laminage à froid final, le produit est aminci à une épaisseur de 0 m/m 178 environ qui est l'épaisseur la plus courante pour la majorité des
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la production des feuilles étamées ou fer blanc. Cette épaisseur représente un amincissement final à froid de 12 1/2 % par rapport à l'épaisseur intermédiaire de 0 m/m 203.
Après le laminage à froid à l'épaisseur finale, le produit est étamé sous forme de bande ou après cisaillage en forme de feuilles en passant dans un bac d'étamage de construction ordinaire . Le produit qui en résulte est alars prêt à être utilisé pour la fabrication/des boîtes ou récipients en fer blanc ou autres articles pour lesquels ses caractéristiques le rendent/convenable,
L'étamage de la bande laminée à froid parait exercer un effet important sur les qualités du produit final, Le bain d'étamage est maintenu à une température de 3150 C 55 environ et la bande en le traversant "vieillit" et ac- quiert les propriétés désirées qui seront décrites plus en détail ci-après .
Le vieillissement peut également être obtenu en chauffant le produit à une température spérieu- re à environ 648 C, 88 sans étamage si on le'désire et ce vieillissement peut être supprimé pour des épaisseurs très faibles.
Les changements qui se produisent dans les propriétés physiques comme résultat des différentes opérations seront maintenant examinés en suivant un processus très légère- ment différent de celui qui est décrit ci-dessus.
Après qu'une bande laminée à chaud de 2 m/m 77 d'é- paisseur a été laminée à froid à une épaisseur de 0 m/m 267 environ et a été ensuite traitée thermiquement à une tem- pérature de 927 C environ pendant un temps suffisant pour recristalliser complètement les grains fragmentés et tra- vaillés à froid, des essais furent effectués sur une ma- ohine d'essai de flexion Schopper . Ces essais furent ef- fectués sur des échantillons découpés parallèlement à la
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direction des grains ou de laminage (qui sera désignée par la lettre P) et également sur des échantillons décou- pés suivant une direction transversale ou en travers des grains (désignée par la lettre T). Des essais d'emboutis- sage Olsen ou Guillery furent également faits.
Après un traitement thermique au-dessus du point A3', les essais Schopper effectués sur un produit de 0 m/m 267 d'épaisseur donnèrent les résultats suivants pour le point de stric- tion ou point à partir duquel on obtient, sans augmentation de l'effort appliqué, une grande augmentation de la défor- mation :
P -22 kilogs par millimètre carré
T = 21,5 " " " " et pour la valeur de l'essai Olsen 8 m/m 382.
Les points obtenus parallèlement et transversalement au grain sont sensiblement égaux. Ce produit est trop duc- tile cependant pour constituer la matière première de fa- brication de bottes en fer blanc.
Après un amincissement de 15 % par un laminage à froid pour amener le produit à l'épaisseur finale de 0 m/m 229, les points obtenus furent :
P -32,85 kilogs par millèmètre carré
T = 39,06 " " "
Le laminage à froid, en outre qu'il change les va- leurs P et T données par l'essai Schopper , réduit quelque peu la ductilité.
Après que la matière première laminée à froid!est
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vieillie ou trempée à 315 C 5 ²5 (par exemple par passage dans un bac d'étampge) l'essai Schopper donne les résul- tants suivants:
P- 38,31 kilogs par millimètre 'carré T = 39,66 " " " " et la valeur de l'essai Olsen est de 5 m/m 334.
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Les valeurs P et T du point de striction sont ainsi à nouveau sensiblement égales . La valeur P de la bande vieillie est sensiblement égale à la valeur T de la bande laminée à froid. Ceci'constitue un nouveau résultat du fait que la trempe ou le vieillissement de la bande dans le bac d'étamage ne modifie pas beaucoup la valeur T mais élève la valeur P de façon qu'elle soit sensiblement égale à la valeur T.
Cette bande convient parfaitement à la fabrication de boites en fer blanc bien qu'elle possède un point de striction élevé et une ductilité quelque peu diminuée . Les fonds estampés des bottes obtenus dans ce fel blanc sont ronds et non elliptiques et ne se déchirent pas dans les
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matrices malgré leur point de sttiction élevé. C'ërésulte du fait que les points parallèlement et transversalement au grain sont sensiblement égaux et que de ce fait les propriétés physiques sont uniformes dans toutes les di- rections.
De ce qui précède, il est évident que la raideur dépend seulement de la grandeur du point de striction.Plus le point de striction est élevé, plus la raideur est gran- de et plus la ductilité est faible. Malgré la diminution de la ductilité et l'augmentation de la raideur,la bande peut être travaillée et conformée facilement en boîtes de fer blanc. En fait, la bande possède une grande facili- té de travail pour la fabrication de bottes même si elle ne possède pas les propriétés physiques considérées usuel- lement comme nécessaires dans l'industrie des plaques ou tôles étamées.
Un autre résultat important consiste en ce que le
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ollm r\ traitement de vieillissement dans le bac d'étirage ou à une tempéBature supérieure à 537 C 77 (pour une bande amincie de 15 % ) ne provoque pas la réapparition du gondolement.
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Pour certains types d'aciers Martin à faible teneur en carbone, le gondolement ne réapparait pas lorsqu'ils sont traités thermiquement à une température de 648 C 88.
La valeur du point de striction autorisée pour toute opération donnée dtestampage ou de mise en forme peut être obtenue en choisissant la valeur du laminage à froid après le traitement thermique (de 5 à 25 % de réduction superfi- cielle) et les valeurs P et T rendues sensiblement égales en contrôlant le vieillissement ou le traitement thermi- que d'où résulte un produit ayant des propriétés physi- ques sensiblement uniformes dans toutes les directions.
La figure 5 montre les changements qui se produisent pour les propriétés physiques (essais Olsen) lorsque des produits soumis à différentes valeurs pour le laminage à froid final sont trempés et vieillis à des températures différentes. Comme montré par les courbes, la ductilité minimum et la rigidité maximum peuvent être obtenues en trempant à environ 260 C,o à 315 C 55.
Par suite du point élevé de striction de ce produit, des boîtes en fer blanc fabriquées avec lui peuvent résis- ter aux manipulations les plus sévères sans se bosseler, ni sans s'écraser, Un certain nombre de boites fabriquées avec ce produit ont été essayées et on a remarqué que si les parois de ces bottes sont pressées fortement avec les doigts pour les obliger à fléchir, elles reviennent à leur forme normale dès que la pression cesse sans qu'il subsis- te de déformation permanente. Ceci constitue une caracté- ristique non trouvée dans les boites existant à ce jour et une particularité très désirée et recherchée depuis longtemps. Dans les plaques ou tôles étamées existant à ce jour, le point de striction du fond de la boîte varie habituellement entre 24 Kgs.46 par m/m2 et 30 kgs. 23 par m/m2 ( Schopper ) .
Dans le produit obtenu selon l'inven-
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tion, le point de striction est parfois égal à 38 Kgs.
665 par m/m2 et est ainsi très voisin de la résistance op- timum .
Suivant les nécessités actuelles qui sont basées sur les produits normalement utilisés pour fabriquer des boitel en fer blanc, l'essai d'Olsen ne doit pas être inférieur à 6 m/m 35 et supérieur à 7 m/m 874 . Avec le produit obtenu par le procédé selon la présente invention, la va- leur d'Olsen est parfois aussi faible que 5 m/m 334 mais ce produit présente une grande facilité de travail pour la fabrication des boites, il ne se gondole pas après vieil- lissement et le corps de la boîte n'est pas élastique lorsque le joint est soudé, ce produit étant caractérisé par la " condition d'inertie " . Ceci assure un joint étan- che exempt de fuites par des trous d'aiguille.
Des essais antérieurs pour raidir un produit servant à la fabrication de corps de boites en fer blanc en laminant ultérieurement à froid une plaque ou tôle commerciale après un recuit en caisse ont été effectués et ont eu pour résultat que les joints de la botte ne peuvent pas être soudés convena- blement par suite de leur élasticité produisant des boi- tes qui fuient. Dans le cas présent, une plaque ou tôle étamée est, après recuit, laminée à froid pour avoir une réduction superficielle de 0,5 à 3 %.
Les tôles noires qui ont été utilisées jusqu'ici pour faire une plaque ou tôle étamée présentaient les points suivants de striction à l'essai Schopper.
P = 20,7 kilogs par millimètre carré
T = 24,9 " " " " pour un échantillon de 0 m/m 267 d'épaisseur.
Ce produit est trop ductile pour constituer des boites en fer blanc et les valeurs P et T diffèrent tel- lement que des difficultés sont rencontrées lors de l'es- tampage.
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Lorsqu'une tôle ou plaque étamée, laminée à froid et recuite en caisse est substituée à un produit laminé à chaud, il est nécessaire d'utiliser une épaisseur legè- rement plus forte pour les fonds des boites de façon à leur conserver une raideur convenable après conformation ou estampage. De ce fait, on comprendra que le produit selon l'invention est caractérisé par plusieurs avantages distincts eu égard aux tôles étamées existant à ce jour.
Ce produit est de fabrication bon marché et conduit à un gain de 20 à 40 % dans l'épaisseur de la matière pour fa- briquer les boîtes. De plus, ces dernières sont plus résis- tantes et peuvent être manipulées plus sévèrement sans ris- que d'écraser la paroi .
Ce qui précède ainsi que d'autres avantages du pro- duit selon l'invention peuvent être résumés comme suit :
1. Des boites en fer blanc peuvent être fabriquées avec une tôle étamée plus mince que celle utilisée jusque (,ci sans sacrifier la résistance . Le coût de ces boites est ainsi réduit puisqu'il est nécessaire d'utiliser moins d' aa ier .
2. Ces boîtes paraissent être plus rigides que celles précédemment utilisées bien que la bande ou tôle utili- sée soit plus mince.
3. Les boîtes terminées ne sont pas facilement bosse- lées et peuvent résister à une manipulation plus sévère que les bottes fabriquées jusqu'ici.
4. Le produit ne se gondole pas durant la fabrication du corps de la botte .
5. L'uniformité des caractéristiques du produit dans toutes les directions supprime toute tendance à se déchi- rer dans les matrices et permet d'avoir des fonds de boi- tes ronds au lieu de fonds elliptiques.
6. Le point de striction du nouveau produit est beau-
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ooup plus élevé que celui des tôles étamées commerciales existant à ce jour et est en principe le même dans toutes les directions% .
Comme exemple spécifique des qualités du produit selon, l'invention, une plaque ou tôle étamée de 0 m/m 178 à 0 m/m 203 d'épaisseur produite selon le présent procédé est plus ragide qu'un produit de 0 m/m 254 d'épaisseur fabriqué comme connu jusqu'ici . Le nouveau produit se comporte tout à fait différemment des plaques ou tôles étamées plus épaisses actuellement utilisées et cette qualité semble être caractéristique du produit mince . Ce produit est facile à étamer et présente un plus grand lustre une fois étamé que les tôles étamées actuelles et produit des fonds de boites parfaitement ronds lors- qu'il est estampé.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé de fabrication de tôles ou feuilles métal- liques comprenant un laminage xx à froid d'une bande à une épaisseur supérieure de 10 % environ à l'épaisseur finale, un traitement thermique de la bande et un autre laminage à froid à la dite épaisseur finale .
2. Procédé de fabrication de tôles ou feuilles métal- liques comprenant un laminage à froid d'une bande, un traitement thermique de cette bande et un amincissement à froid d'au moins 10 % de l'épaisseur de cette bande.
3. Procédé de fabrication de tôles ou feuilles métalliques consistant à soumettre une bande à un amincis- sement à froid de grande importance, puis à un traitement thermique et ensuite à un amincissement à froid de grande importance.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improved sheets and other sheets of metal and their manufacturing process".
The present invention relates to improved metal sheets and other foils and to their method of manufacture. The invention relates more particularly to thin steel sheets such as tin or tinplate sheets.
Heretofore, it has not been possible to produce thin steel sheets having both stiffness and workability properties. The steel sheets which are presently found and which can be easily formed into swabs do not have sufficient stiffness not to deform during handling, packing and transport. Steel sheets which are stiff enough to resist warping and handling cannot easily be stamped and formed into the form of tin cans or containers.
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with satisfactory results. Although considerable trials and expense have been incurred in order to obtain a thin product having the above mentioned characteristics, the desired results have not yet been achieved.
The present invention makes it possible, for the first time, to obtain a product which has both the properties of stiffness and of ease of working and is therefore perfectly suitable for the manufacture of bundles or tin containers. as well as for other uses.
Thin steel sheets have heretofore been successfully and economically produced by cold rolling, in a continuous four-stage or reversing rolling mill with ball or roller bearings, hot rolled steel strip. The product thus obtained is characterized by a very high ductility after annealing in the usual manner owing to the great importance of the cold thinning thus produced. While this feature is desirable in many uses, it has the drawback in other cases such as the manufacture of tinplate containers unless it is combined with a suitable stiffness.
Because this product, when annealed and processed in the usual way, was found to be too soft to be used satisfactorily as a raw material for bolte bodies, manufacturers of tinplate boots have continued to use metal sheets or sheets produced by the old hot pack rolling process.
The high ductility product obtained in a four-stage roll is satisfactory for forming the bottoms of tinplate boots because these bottoms can be stamped more easily in this product than in
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hot rolled sheets and do not tear so easily in stamping dies. However, in order to obtain the necessary rigidity, it is customary for manufacturers of tinplate cans to use a thicker product for the bottoms than for the bodies of the boots due to the extreme softness of the boot. cold-rolled strip and lack of necessary stiffness.
The quality required for a product intended for the manufacture of tin can bodies must be high stiffness. A gearbox body should be stiff enough so that it cannot be easily bumped. Hitherto, attempts have been made to impart this stiffness to the cold-rolled product by extensive cold rolling after box annealing or by the use of a steel with a high phosphorus content but, when this is done, it There is always the risk that the connection of the box body cannot be welded properly due to the elasticity characteristics introduced. Any imparted stiffness is accompanied by a deleterious loss of ductility. In addition, the product thus treated lacks uniformity.
This characteristic results in a box which fits and is unsuitable for storage requirements. As a result, the usual process only involves rolling at
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. superficial cold (with a thinning of 0.5 to 5%) after box annealing.
On the other hand, if the product having greater ductility is used in the manufacture of the tin cans, these, when finished, are easily dented when handled and consequently the lacquer coating or coating. varnish flakes off and contaminates contents. Slightly work hardened or annealed steel strip also tends to warp when formed into can bodies. These two pro-
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prieties are very harmful in blano tins used to hold food products.
It has heretofore been proved that it is impossible to obtain, by any of the known methods, a product which has all the necessary requirements for tinplate bottoms. If the product is sufficiently ductile, the bases are easily deformed during subsequent handling. If the product is stiff it will not conform easily and, in addition to the result that a high percentage of bottoms tear in the stamping dies, these bottoms usually take an elliptical shape and do not fit properly. in the bodies of the boxes. The usual practice has been to stick to a compromise and to use a thicker and ductile product so as to obtain the qualities of stiffness and ease of work.
These deleterious features have been due in large part to the lack of uniformity of the physical pre-properties of the product used for this purpose. The present invention overcomes these drawbacks and results in a product of uniform physical properties.
The present invention produces a metal sheet or foil which completely overcomes the above drawbacks of the products obtained by means of a four-stage rolling mill and which is usable for the manufacture of tin cans. In addition, the new product is much superior to sheets or the like obtained by the hot bundle rolling process or by cold rolling a metal strip after annealing thereof to give it the desired stiffness.
According to the invention, a hot rolled, low carbon steel strip is subjected to cold rolling, preferably in a four stage rolling mill, until it is thinned to a thickness. - greater thickness of 5 to 25% of its final thickness,.
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The strip is then heated above point A3 or thenmically treated, to a temperature close to that of point A1 so that a uniform grain size is obtained for the product. The heat treatment of the web is preferably that above point A3. Such heat treatment produces a web having uniform physical characteristics. In general, any kind of heat treatment which meets these requirements is suitable for the process.
It will be appreciated that the heat treatment is very important since proper initial physical properties are required so that the desired final characteristics are obtained when the web is subsequently processed to result in the final product.
The heat treated product is then cold rolled to the final thickness. As indicated above, this results in a thinning of 5 to 25%. After cold rolling, the strip is passed through a bath of molten tin either in the form of a strip or after having been cut into sheet metal sheets. The tape "ages" when it is passed through molten tin maintained at a temperature of between about 267 ° C, 77 and 215 ° C, 55 ° C. Aging of the strip in the tinning bath increases stiffness but decreases ductility. However, the remaining toughness is still much greater than the maximum required for the manufacture of tin cans and the like. Aging can also be achieved by heating the product without passing it through a tin bath.
The present invention also extends to a number of particular points which will appear in.
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following text referenced in the accompanying drawing, given by way of example only, in which:
Figure 1 is a schematic view showing the opera-
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tion of initial cold rolling.
FIG. 2 is a similar view showing the heat treatment operation.
FIG. 3 is a similar view showing the final cold rolling.
FIG. 4 is a similar view showing the tinning operation.
The figure? shows a series of curves representing the characteristics of the product subjected to various cold rollings after heat treatment and to aging at various temperatures.
For the practice of the invention, it is preferable to start with a strip of hot rolled low carbon steel having a thickness of about 2 m / m. This product is common in the steel industry. The hot rolled strip is subjected to continued cold rolling until the strip has been thinned to a thickness greater than 5 to 25% of the desired final thickness. Lamination can be carried out before
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Conveniently in a four-stage laminate having relatively small diameter working rolls applied by larger diameter rolls journalled in roller ball bearings or the like.
Either a single-stage reversal rolling mill or a multi-stage continuous rolling mill can be used. Preferably, a great thinning of the product is carried out with each pass to bring the product to its intermediate thickness of approximately 0 m / m 203 (when the final thickness desired for the thin sheet is 0 m / m 178) in three passes. about .
The cold rolling which has just been described is shown schematically in FIG. 1 in which the rolling mill 10 comprises working rolls 11 and. support rolls 12, the hot-rolled strip 13 being
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fed between the work rolls from a reel or reel 14 and the partially thinned strip being received on a reel or reel 16.
After the hot rolled strip has been thinned to the intermediate thickness, it is subjected to low temperature annealing or heat treatment as shown schematically in Figure 2. The heat treatment is preferably carried out by passing the strip in a continuous furnace 17 from an unwinding reel 18 to a winding reel 19 with the aid of drive rolls 20 and the rolls 21 of the conveyor provided in the furnace. The oven may be heated by any suitable means and is preferably maintained at a temperature such that the speed of movement of the product in this oven can be controlled with regard to the length of the oven so that this product is heated to. a temperature of about 927 C.
This causes a complete reoristallization in a very short time, for example in thirty seconds. When the product leaves the oven, it passes over a cooling table 22 and is thereby cooled to room temperature. A non-oxidizing atmosphere is maintained in the oven 17 and
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JJ \ in a chamber 22 enclosing the cooling table 22.
After the heat treatment, the strip, cold rolled and partially thinned, is finally cold rolled to the desired thickness as shown schematically in Figure 3. This cold rolling is preferably carried out in a rolling mill 23 similar to that shown. at 10 or this final cold rolling can be carried out in the same rolling mill as the initial cold rolling. In either case, by the final cold rolling, the product is thinned to a thickness of about 0 m / m 178 which is the most common thickness for the majority of
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the production of tinned or tin sheets. This thickness represents a final cold thinning of 12 1/2% compared to the intermediate thickness of 0 m / m 203.
After cold rolling to the final thickness, the product is tinned in strip form or after shearing into sheet form passing through a tinning tank of ordinary construction. The resulting product is alars ready to be used for the manufacture / boxes or tinplate containers or other articles for which its characteristics make it / suitable,
The tinning of the cold-rolled strip appears to exert an important effect on the qualities of the final product. The tinning bath is maintained at a temperature of about 3150 C 55 and the strip, as it passes through it, "ages" and acquires the qualities. desired properties which will be described in more detail below.
Aging can also be achieved by heating the product to a temperature of about 648 ° C, 88 without tinning if desired and this aging can be suppressed at very low thicknesses.
The changes which take place in the physical properties as a result of the different operations will now be examined by following a process very slightly different from that described above.
After a hot-rolled strip 2 m / m 77 in thickness was cold-rolled to a thickness of about 0 m / m 267 and was then heat-treated at a temperature of about 927 C for sufficient time to completely recrystallize the chopped and cold-worked grains, tests were carried out on a Schopper flexure test machine. These tests were carried out on samples cut parallel to the
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grain or rolling direction (which will be designated by the letter P) and also on samples cut in a transverse direction or across the grain (designated by the letter T). Olsen or Guillery stamping tests were also made.
After heat treatment above point A3 ', the Schopper tests carried out on a product 0 m / m 267 in thickness gave the following results for the point of restriction or point from which one obtains, without increase in the force applied, a large increase in deformation:
P -22 kilogs per square millimeter
T = 21.5 "" "" and for the value of the Olsen test 8 m / m 382.
The points obtained parallel and transversely to the grain are appreciably equal. This product is, however, too delicate to constitute the raw material for the manufacture of tinplate boots.
After thinning of 15% by cold rolling to bring the product to the final thickness of 0 m / m 229, the points obtained were:
P -32.85 kilogs per square millimeter
T = 39.06 "" "
Cold rolling, in addition to changing the P and T values given by the Schopper test, somewhat reduces ductility.
After the cold rolled raw material! Is
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aged or tempered at 315 C 5 ²5 (for example by passing through a stamping tank) the Schopper test gives the following results:
P- 38.31 kilograms per square millimeter T = 39.66 "" "" and the Olsen test value is 5 m / m 334.
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The P and T values of the necking point are thus again substantially equal. The P value of the aged strip is substantially equal to the T value of the cold rolled strip. This is a new result because quenching or aging of the strip in the tinning tank does not change the T value much but raises the P value so that it is substantially equal to the T value.
This tape is ideal for making tinplate cans although it has a high necking point and somewhat reduced ductility. The embossed bottoms of the boots obtained in this white fel are round and not elliptical and do not tear in the
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matrices despite their high stress point. This results from the fact that the points parallel and transverse to the grain are substantially equal and therefore the physical properties are uniform in all directions.
From the above, it is evident that the stiffness depends only on the magnitude of the necking point. The higher the necking point, the greater the stiffness and the lower the ductility. Despite the decrease in ductility and the increase in stiffness, the strip can be easily worked and formed into tin cans. In fact, the strip is very easy to work in the manufacture of boots even though it does not possess the physical properties usually considered necessary in the tinplate industry.
Another important result is that the
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The aging treatment in the drawing tank or at a temperature above 537 C 77 (for a strip thinned by 15%) does not cause the buckling to reappear.
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For some types of low carbon Martin steels, buckling does not reappear when heat treated at a temperature of 648 C 88.
The value of the necking point allowed for any given stamping or forming operation can be obtained by choosing the value of the cold rolling after the heat treatment (from 5 to 25% of surface reduction) and the P and T values. made substantially equal by controlling aging or heat treatment resulting in a product having substantially uniform physical properties in all directions.
Figure 5 shows the changes that occur in physical properties (Olsen tests) when products subjected to different values for final cold rolling are quenched and aged at different temperatures. As shown by the curves, minimum ductility and maximum stiffness can be obtained by quenching at about 260 C, o at 315 C 55.
As a result of the high necking point of this product, tin cans made with it can withstand the most severe handling without denting or crushing. A number of cans made with this product have been tested. and it has been observed that if the walls of these boots are pressed strongly with the fingers to force them to flex, they return to their normal shape as soon as the pressure ceases without there being any permanent deformation. This is a feature not found in boxes existing to date and a feature that is much desired and sought after for a long time. In the tinned plates or sheets existing to date, the point of necking of the bottom of the box usually varies between 24 Kgs. 46 per m / m2 and 30 kgs. 23 per m / m2 (Schopper).
In the product obtained according to the invention
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tion, the point of neckion is sometimes equal to 38 Kgs.
665 per m / m2 and is thus very close to the optimum resistance.
According to present day requirements which are based on the products normally used to make tinplate box, the Olsen test should not be less than 6 m / m 35 and greater than 7 m / m 874. With the product obtained by the process according to the present invention, the Olsen value is sometimes as low as 5 m / m 334 but this product is very easy to work with for the manufacture of cans, it does not buckle afterwards. aging and the can body is not elastic when the joint is welded, this product being characterized by the "inertia condition". This ensures a tight seal free from leaks through needle holes.
Previous attempts to stiffen a product used in the manufacture of tin can bodies by subsequently cold rolling a plate or commercial sheet after box annealing have been carried out and have resulted in the truss joints failing to be suitably welded due to their elasticity producing leaky boxes. In the present case, a tinned plate or sheet is, after annealing, cold rolled to have a surface reduction of 0.5 to 3%.
The black sheets which have heretofore been used to make a tinplate or sheet exhibited the following Schopper necking points.
P = 20.7 kilogs per square millimeter
T = 24.9 "" "" for a sample 0 m / m 267 thick.
This product is too ductile to form tinplate cans and the P and T values differ so much that difficulties are encountered during swabbing.
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When a tinned, cold rolled and box annealed sheet or plate is substituted for a hot rolled product, it is necessary to use a slightly greater thickness for the bottoms of the boxes in order to maintain a suitable stiffness. after shaping or stamping. As a result, it will be understood that the product according to the invention is characterized by several distinct advantages with regard to the tinned sheets existing to date.
This product is inexpensive to manufacture and results in a gain of 20 to 40% in the thickness of the material for manufacturing the boxes. In addition, the latter are more resistant and can be handled more severely without the risk of crushing the wall.
The above as well as other advantages of the product according to the invention can be summarized as follows:
1. Tinplate cans can be made with tinplate sheet thinner than that used up to, without sacrificing strength. The cost of these cans is thus reduced since it is necessary to use less steel.
2. These boxes appear to be more rigid than those previously used although the strip or sheet used is thinner.
3. The completed boxes are not easily dented and can withstand more severe handling than boots manufactured to date.
4. The product does not curl during the manufacture of the boot body.
5. Uniformity of product characteristics in all directions eliminates any tendency to tear in the dies and allows for round box bottoms instead of elliptical bottoms.
6. The necking point of the new product is fine.
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ooup higher than that of commercial tinplate existing to date and is in principle the same in all directions%.
As a specific example of the qualities of the product according to the invention, a tinned sheet or sheet with a thickness of 0 m / m 178 to 0 m / m 203 produced according to the present process is more stiff than a product of 0 m / m 254 thick manufactured as heretofore known. The new product behaves quite differently from the thicker tinplates or sheets currently in use and this quality appears to be characteristic of the thin product. This product is easy to tin and has a greater luster when tinned than current tinplates and produces perfectly round can bases when stamped.
CLAIMS.
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1. A process for the manufacture of metal sheets or sheets comprising xx cold rolling of a strip to a thickness approximately 10% greater than the final thickness, heat treatment of the strip and another cold rolling at the end. said final thickness.
2. A method of manufacturing metal sheets or sheets comprising cold rolling of a strip, heat treatment of this strip and cold thinning of at least 10% of the thickness of this strip.
3. Process for the manufacture of metal sheets or sheets consisting in subjecting a strip to a very important cold thinning, then to a heat treatment and then to a very important cold thinning.
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