BE440585A - - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



    Procédé   de production de tôles ou de bandes en acier au silicium. 



   La présente invention sera décrite au moyen d'une forme de réalisation, donnée à titre d'exemple, concernant une bande d'acier à faible teneur en silicium, mais il doit être bien entendu, comme cela sera expliqué ci-après, qu'elle n'est pas limitée à cette explication. Le choix de ce domaine 'dans le but d'un exposé servant d'exemple a été fait parce qu'il présente tous les problèmes de la solution desquels la présente invention s'occupe. 



   Les principaux désidérata pour la production de bandes d'acier au silicium sont: 
1) de bonnes propriétés magnétiques, 
2) durée d'existence satisfaisante des poinçons, 
3) absence de déformation permanente de bobinage, 4) Ductilité élevée, et 5) facteur dtespace élevé. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   La nécessité de bonne propriétés magnétiques et d'une matière qui lorsqu'elle est employée comme matière à poinçonner ou à estamper,   n'use   pas les poinçon,- trop rapi-   dement.,   et la nécessite d'un facteur d'espace élevé sont bien claires. Non   seulement,   une matière ne présentant pas de dé- formation permanente de bobinée se travaille mieux dans les presses à poinçonner, mais la présence de déformation pro- venant du bobinage est susceptible d'affecter de façon nui- sible les propriétés magnétiques. La ductilité et une durée d'existence satisfaisante des poinçons ont fréquemment maïs pas nécessairement une relation entre elles. 



   La présente invention a pour but fondamental la production d'aciers au silicium qui sont améliorés sous ces rapports et elle a pour but de fournir un procédé de fabri- cation de ceux-ci qui est très économique et présente un certain nombre d'avantages industriels. Par acier à basse teneur en silicium on entend une teneur en silicium ne dé- passant pas généralement   1,5 %.   Comme le marché de ces pro- duits est soumis à une très forte compétition il est indis- pensable que toute méthode conçue pour .répondre à ces exi- gences ne soit pas coûteuse. 



   Bien que les besoins d'un bon produit d'acier au silicium soient suffisamment évidents, les difficultés pour obtenir un semblable produit sont très complexes par suite de l'action réciproque des facteurs impliqués, comme cela sera exposé ci-après. En conséquence, des buts auxiliaires de la présente invention apparaitront à l'homme de métier à la lecture de la présente spécification, et les buts de la pré- sente invention sont atteints dans le procédé et le produit déterminés dont un exemple est ici donné, qui concerne la for- mation de bandes d'acier à faible teneur en silicium. 



   Il doit être bien entendu que les enseignements contenus dans cet exemple ne sont pas limités à la produc- tion de matières en bandes mais sont applicables tout auasi 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 bien à des tôles et bien que la description concerne des ban- des, les revendications annexées ne doivent pas être limitées à celles-ci, excepté lorsque le texte l'exige expressément. 



   En vue de la comparaison avec. la procédé de la pré- sente invention , on exposera maintenant à titre d'exemple un procédé suivi dans la pratique usuelle : 
1) des lingots d'acier à faible teneur en silicium, faits sur tôles ouvertes, contenant par exemple 0,05 - 0,06   %   de carbone sont laminés à chaud jusqu'à 0,06 à 0,08 pouces. 



   2) La matière est alors décapée. 



   3)   La.   bande décapée est laminée à froid jusqu'à une épaisseur d'environ 10 % plus grande que l'épaisseur finale désirée. 



   4) La bande est alors recuite à l'état libre et décapée. 



   5) La bande est ensuite laminée à froid jusqu'à l'épaisseur finale. 



   6)   La.   bande estensuite fendue et bobinée. 



   7) Les bobines sont recuites en caisse. 



   8) Les bobines sont débobinées, redressées au moyen de rouleaux, rebobinées et expédiées. 



   Certains inconvénients apparaissent dans un procédé de ce genre. La matière contient initialement de 0,05 à 0,06   %   de carbone et aucun effort n'est fait pour abaisser cette te- neur en carbone. Pendant le recuit final en caisse, de grands pourcentages de carbone se déplacent vers la surface et con- tribuent à abaisser la durée d'existence des poinçons. Le re- cuit final en caisse est par lui-même une opération coûteuse et longue. La matière est susceptible d'avoir une déformation au bobinage, c'est-à-dire une courbure permanente après le dernier recuit ou une courbure dans la partie non tendue. Si on effectue un recuit à l'état libre après le recuit en caisse, ceci ajoute une phase et des dépenses à l'opération et peut nécessiter une nouvelle phase de décapage.

   Si un recuit à 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 l'état libre était substitué au recuit final en caisse sur une matière ayant cette teneur en carbone, pour essayer d'éviter la déformation permanente de bobinage, les propriétés magnétiques ne seraient pas convenablement développées dans la bande et celle-ci pourrait être trouvée sans valeur industriellement. 



   Contrairement à un procédé tel que celui-ci, la pré- sente invention se rapporte à un procédé qui peut   être   défini comme suit: 
1) La première phase de l'opération sera la même, savoir : le laminage à chaud de l'acier au silicium   jusqulà   0,06 ou 0,08 pouce, l'aofer contenant de 0,05 à 0,06 % de car- bone par exemple. 



   2) La matière laminée à chaud, avec les écailles du laminoir à chaud sur elle, est alors recuite en caisse à une température compriseentre 1350    F . et   1450    F.,   pour réduire la teneur en carbone, celle-ci étant réduite de cette ma- nière de préférence à moins de 0,01   %.   



   3) La troisième phase du procédé correspond à la seconde phase du procédé précédent et constitue un décapage. 



   4) La quatrième phase du procédé est semblable à la troisième phase du procédé précédent et comprend be laminage à froid de la matière jusqu'à une épaisseur   valaht   approxima- tivement 10 % de plus que l'épaisseur finale désirée. 



   5) La cinquième phase de l'opération correspond sen- siblement à la quatrième phase du procédé précédent et comprend- un recuit à l'état libre à une temperature au-dessus de 1400 F, suivi d'un décapage. 



   6) La sixième phase est le laminage à froid jusqu'à l'épaisseur finale et correspord à la phase (5) du procédé précédent. 



     7)   On substitue alors un recuit à l'état libre à une température supérieure à   1500    F, de préférence dans un four à atmosphère réglée, au recuit en caisse qui constitue la phase (7) de l'opération précédente. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   8) Comme huitième phase, la matière est fendue et 'bobinée pour l'expédition. 



   Le nouveau produit est une bande d'acier au sili- cium décarburée, laminée à   frodd,   recuite à l'état libre, qui a des propriétés magnétiques supérieures mesurées par les mé- thodes A.S.T.M. pas de déformation de bobinage permanente, un facteur d'espace élevé, une ductilité élevée et une excel- lente durée d'existence des poinçons. En traitant une qualité d'acier au silicium contenant par exemple de 1,20 à   1,40 %   de silicium, on a obtenu une perte en watts aussi faible que 0,96 watts par livre sur une bande d'épaisseur 27 et 1,35 watts par livre sur une bande d'épaisseur 24, lors de l'essai dans la direction du grain,   c'est-à-dire   lorsque l'essai -est effectué sur un échantillon dans la direction de   laminage, tel   qu'il est coupé, à 10 kilogauss, 60 cycles.

   La perméabilité dans la direction du grain   à 16   kilogauss valait de 500 à 550. Dans une qualité d'acier au silicium contenant 3,38   %   de silicium, on a obtenu une perte en watts aussi faible que 0,68 watts par livre sur une bande d'épaisseur 29, essayée dans la direction du grain, telle qu'elle est coupée, à 10 kilogauss, 60 cycles et une perméabilité dans la direction du grain de 800 à 16 kilogauss. Il doit être bien entendu, évidemment, que la perte dans le noyau augmente lorsque la teneur en silicium diminue, et que les chiffres donnés ci- dessus sont seulement des exemples pour des matières faites industriellement conformément au procédé. 



   A propos de ce procédé, on remarquera immédiatement, par comparaison, qu'il possède un certain nombre d'avantages distincts. Bien qu'il renferme une phase de recuit en caisse, cette   pase   est effectuée en un point avantageux dans le cy- cle, qui respecte l'économie industrielle. Il est en outre à remarquer que la phase de recuit en caisse est également une phase de décarburation. Un certain nombre d'avantages résul- tent de cette décarburation et les trois caractéristiques pri- 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 mordiales nécessaires dans les matières de cette catégorie sont améliorées par celle-ci pour des raisons qui seront bien évidentes d'après ce qui précède.

   Il a été découvert que si de l'acier au silicium ayant approximativement l'épaisseur spécifiée est recuit en caisse, avec l'oxyde du laminage à chaud sur lui, la matière peut être très rapidement décarburée. 



  Bien que l'épaisseur laminée à chaud puisse aller jusqu'à 0,11 pouce, il est préféré de réduire la matière   jusqu'à,   au moins 0,07 pouce parce que dans les épaisseurs plus légères la décarburation peut   tre   rendue complète avec un temps de re- cuit plus court et que dans certaines circonstances un recuit an caisse continu peut être employé. Une épaisseur excellente pour la matière laminée à chaud a été trouvée de 0,06 pouces. 



  La température de recuit en caisse peut s'élever de 1200  F à 1700  F,   mais il   est préférable d'opérer, comme on l'a indiqué, entre   1350    F et 1450  F. A ces températures, une période re-   lativement   courte de séjour est nécessaire et on a trouvé en général que la période de séjour peut être réduite à environ deux heures pour de l'acier à faible teneur en silicium, bien que cette durée puisse varier avec les conditions. A 1200  F toutefois un séjour de 24 heures était nécessaire pour la même matière en vue de produire le même effet. Aucune atmosphère spéciale n'est nécessaire. Même une atmosphère réductrice ne semble pas empêcher la décarburation. 



   Bien qu'il soit préférable d'effectuer le recuit en caisse pour réduire la teneur en carbone à moins de 0,01 %, il n'est pas toujours nécessaire de porter la décarburation à cette valeur pour répondre aux présentes spé-cifications con- cernant une matière à faible teneur en silicium. 



   La matière peut être décapée, conformément à la troisième phase, immédiatement après le recuit en caisse ou bien on peut lui donner une passe de laminage à froid et en- suite la   décaper,   ou bien on peut lui donner une passe de la- minage à froid, la recuire à l'état libre et ensuite la déca- 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 per. Ces variantes sont mentionnées pour guider l'homme de mé- tier seulement dans le cas où on rencontre de la difficulté à éliminer par décapage les écailles réduites après le recuit en caisse. 



   Il est à remarquer en ce point qu'avec l'enlèvement du carbone et le laminage à froid du produit qui constitue la phase (4) de l'opération, le recuit final pour les propriétés magnétiques devient un recuit rapide à l'état libre, ce qui ne produit pas seulement une meilleure matière magnétique à moins de frais, mais procure également une matière qui n'est pas caractérisée par une déformation permanente de bobinage. 



  Des recherches ont été faites pour la température du recuit final à l'état libre comprise entre 1325  F et   1800    F, et le temps doit naturellement être assez long pour donner 'de bonnes propriétés magnétiques. Il faut par exemple environ cinq minutes à 1325  F pour une matière à basse teneur. en si- licium du type pour lequel les renseignements particuliers      ont été donnés ci-dessus, tandis qu'à.   17000,   le temps peut être raccourci à 30 secondes. Il est par conséquent favorable de recuire à une température comprise entre 1700 F et 1800  F, à cause de la produc-tion accrue qui est ainsi rendue possible. 



  Si le recuit à l'état libre est effectué dans un four à atmos- phère réglée, aucun décapage final n'est nécessaire et ceci simplifie encore   l'opération   et diminue son prix de revient.La formation d'écailles épaisses d'oxyde sur la surface de la bande parait être une cause extérieure d'une faible durée    d'existence des poinçons ; maissi une couche épaisse d'écail-   les est formée pendant un recuit   à l'état   libre dans lequel l'atmosphère n'était pas convenablement réglée il est évidem- ment possible de décaper la bande après le recuit. 



   L'avantage particulier du procédé. est que si la matière est décarburée avant le laminage à froid, la crois- sance du grain et l'enlèvement sensiblement complet des ten- sions se produisant tellement rapidement dans une opération 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 de recuit qu'un court recuit à l'état libre, avex ses avan- tages industriels et metallurgiques, peut remplacer le recuit habituel en caisse. On sait que la   @émentite   et la perlite sont nuisibles aux qualités de pertes dans le noyau. La nou- velle matière ne contient pas une quantité importante de cémentite et de perlite. Elle a également un grain relative- ment très gros. 



   On a obtenu un succès égal en laminant à l'épaisseur 24 ou à l'épaisseur   29,   ainsi qu'aux épaisseurs intermédiaires. 



  En pratique, tout acier au silicium de cette qualité est la- miné à ces deux épaisseurs. 



   Les phases fondamentales du procédé donné dans cet exemple ci-dessus sont les phases de décarburation, de lami- nage à froid et de recuit final à l'état libre. Le laminage avec tension (phases 5 et 6) est facultatif   mais il   doit   être   bien entendu que la perte   dans le   noyau est améliorée par ce laminage. On entend par ce traitement l'interruption du lami- nage ., froid en un point peu éloigné avant   1 épaisseur   finale désirée pour un reculà l'étatlibre (phase 5), suivi d'un laminage à. froid à l'épaisseur finale   (phase   6).

   On obtient par ce,   traitement   une   matière   plus isotropique en propriétés magnetiques, ayant des avantages particuliers pour les   machi-   nes rotatives sur la matière donnant les mêmes essais magné- tiques à grains rectilignes, mais qui a des propriétés à dl- rections fortement marquées. 



   Pour des qualités   Inférieures   d'acier magnétique qui ne doivent pas répondre à des exigences magnétiques   sévères,   et qui doivent   tre   produites à très bon marché, le traite- ment de laminage avec tension peut être supprimé également. 



  Une meilleure matière magnétique peut être obtenue à partir de la même matière de départ, toutefois, par l'intercalation de ce traitement. Des considérations de prix de revient peu- vent déterminer le   choix. -Les   meilleures qualités des aciers à plus forte teneur en silicium doivent recevoir le traitement. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



   La phase de laminage à froid du traitement de lami- nage avec tension pour des matières à faible teneur en sili- cium (phase 6) peut varier par exemple de 5 à 12 ou 15 %; mais de 7 à 10 % semblent être industriellement les limites les plus avantageuses. 



   Bien qu'on ait décrit un procédé pour des matières à faible teneur en silicium telles qu'on les a définies, le procédé n'est pas limité à celles-ci, Il a été utilisé et ses effets ont été déterminés dans toute la gamme de matières du   commerce   depuis les teneurs en silicium aussi faibles que   0,15 %   de silicium jusqu'à des teneurs aussi élevées que 3,40% et 4   %   de silicium. Lorsque la teneur en silicium va- rie, des changements sont permis dans les températures finales maxima de recuit ainsi que dans les pourcentages nécessaires ou les meilleurs de laminage avec tension.

   L'habileté de l'hom- me du métier utilisant ce. procédé lui permettra d'augmenter les températures de recuit lorsque le pourcentage de silicium augmente pour obtenir les meilleurs résultats et également pour réduire le pourcentage de laminage à froid dans la phase 6. Lorsque le pourcentage de silicium augmente de 0,15 à 4,0 %, l'amplitude du laminage avec tension peut   être   portée aussi bas que 3 % si on le désire. 



   Des modifications peuvent être apportées au procédé sans qu'on s'écarte de l'essence de l'invention, comme c'est bien évident. 



   Revendications. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. 1/ Un procédé de production d'acier au silicium ayant une teneur en silicium de 0,15 % à 4,0 %, qui comprend les opérations consistant à réduire par un laminage à chaud de l'acier au silicium contenant du carbone sensiblement dans les limites de 0,05 à 0,06 %, jusqu'à une épaisseur qui se <Desc/Clms Page number 10> trouve sensiblement entre 0,06 et 0,11 pouces, è decarburer ensuite la matière laminée à chaud en lui donnant un recuit en caisse tandis que lesécailles delaminage à chaud sont encore sur ses surfaces, de façon à réduire la teneur en car- bons de l'acier à une valeur ne depassant pas sensiblement 0,015 %,

   et à réduire ensuite l'épaisseur de la matière par un laminage à froid.

   2/Un procède de. production d'acier au silicium @yant une teneur en silicium de 0, 15 % à 4,0 %, qui comprend les opérations consistant réduire par un laminage à chaud de l'acier au silicium contenant du carbone seneiblement dans les limites de 0,05 à 0,06 %, jusqu'à une épaisseur qui se trouve sensiblement entre 0,06 et 0,11 pouces, à décarburer ensuite la matière laminée à chaud en lui donnant, un recuiten caisse alors que les écailles du laminage à.

   chaud sont encore sur ses surfaces, de façon à réduire la teneur en carbone de cet acier à une valeur ne dépassant pas sensiblement 0,015 %, à réduire ensuite davantagel'épaisseur de la matière par un laminage à froid et à développer les caractéristiques magné- tiques du produit obtenu de cette manière par un recuit con- tinu.

   3/ Un procédé de production de, tôles ou de bandes d'acier au silicium qu-i comprend les opérations consistant à. laminer à chaud de l'acier au silicium ayant une teneur en si- licium comprise sensiblement entre 0,15 % et 4 % et une teneur en carbone comprise sensiblement entre 0,05 % et 0,06 @, pour réduire cet acier au silicium à une épaisseur comprise sensi- blement entre 0,06 et 0 ,II pouces et à réduire ensuite la te- neur en carbone de cet acier au silicium par un recuit en cais- se de la matière laminée à chaud, avec les écailles du laminage à chaud sur la matière, à une température comprise entre I3b0 et 1450 F, à.

   laminer la matière à froid et à recuire de façon continue la matière à une température supérieure à 1400 F. <Desc/Clms Page number 11>

   4/ Un procédé de production de tôles ou de bandes d'acier au silicium, qui comprend une opération consistant à laminer à chaud de l'acier au silicium ayant une teneur en silicium comprise sensiblement entre 0,15 % et 4 % et une teneur en carbone comprise sensiblement entre 0,05 % et 0,05% pour réduire cet acier au silicium à une épaisseur comprise sensiblement entre 0,06 et 0,11 pouces, et ensuite à réduire la teneur en carbone de cet acier au silicium par un recuit en caisse de la matière laminée à chaud, avec les écailles de laminage à chaud sur la matière, à une température comprise entre 1350 et 1450 F,à laminer la matière à froid et à:

   recuire de façon continue la matière à une température supé- rieure à 1400 F, ce laminage à froid portant la matière à des valeurs de 3 à 15 % au dessus de l'épaisseur finale, .et après le recuit continu, à laminer de nouveau la matière à froid de façon à la réduire à l'épaisseur finale, et à donner à la matière un recuit continu à une température supérieure à 1500 F.

   5/ Un procédé de production d'acier au silicium ayant une teneur en silicium de 0,15 % à 4 %, qui comprend les opérations consistant à réduire, par un laminage à chaud, de l'acier au silicium contenant du carbone en quantité sen- siblement supérieure à 0,015 % jusqu'à une épaisseur com- prise sensiblement entre 0,06 et 0,11 pouces, à décarburer ensuite la matière laminée à chaud en lui donnant un recuit en caisse tandis que les écailles du laminage à chaud sont encore sur sa surface, de façon à réduire la teneur en car- bone de l'acier à une valeur ne dépassant pas sensiblement 0,015 %, et à réduire ensuite davantage la matière en épais- seur par un laminage à froid.

   6/ Un procédé de production de tôles ou de bandes d'acier au silicium, qui comprend les opérations consistant à laminer à chaud de l'acier au silicium ayant une teneur en silicium comprise sensiblement entre 0,15 % et 4 % et une <Desc/Clms Page number 12> teneur en carbone sensiblement supérieure à 0,015 %, pour ré- duire cet acier au silicium à une épaisseur comprise sensible- mententre 0,06 et 0,Il )ou-'ces, et à réduire ensuite la te- neur en carbone de cet acier au silicium à une valeur nc de- passant pas 0 ,015 µ par un recuit en caisse de la matière la- minée à, chaud, avec les ecailles du laminage à chaud sur elle,

   à une température sensiblerent compriseentre 1350 et 1450 F, à laminer à. froid la matière et à recuire defaçon continue la matière à une température supérieure à 1400 F, ce laminage froid portant la matière à des valeurs de 3 à 15 % au-dessus de l'épaisseur finale, et après ce recuit continu, à laminer de nouveau la ratière froid de façon à la réduire à l'épais- seur finale, et à donner à la matière un recuit continu à une tempéra bure supérieure à, 1500 F.

   7/ Un procédé de production d'acier au silicium ayant une teneur en silicium de0,15% à 4 %, qui comprend les opérations consistant à réduire par laminage à c@aud de l'acier au silicium contenant du carbone sensiblement en excès de 0,015 % jusqu'à une épaisseur qui n'est pas supérieure à 0,11 pouces et pas inférieure à 0,045 pouces, et ensuite à défarburer la matière laminée à chaud en lui donnant un re- cuit en caisse tdndls que les écailles de laminage à chaud sont encore sur ses surfaces, de façon à réduire la teneur en carbone de l'acier sensiblement à une valeur ne dépassant pas 0,015 %,

   et ensuite à réduire davantage l'épaisseur de la ma- tière par laminage à froid.

   8/ Un procédé de production d'acier au silicium ayant une teneur en silicium de 0,15 à. 4 %, qui comprend les opérations consistant à réduire par laminage à chaud de l'a- cier au silicium contenant du carbone sensiblement en excès de 0,015 %, jusqu'à une épaisseur qui se trouve sensiblement entre 0,06 et 0,Il pouces, à décarburer alors la matière la- minée à, chaud en lui donnant un recuit en caisse tandis que <Desc/Clms Page number 13> les écailles de laminage à chaud sont encore sur sa surface, .de façon à réduire la teneur en carbone de l'acier à une valeur ne dépassant pas sensiblement 0,015 %, à réduire ensuite la matière par laminage à l'épaisseur de tôles,

   et à dévelop- per finalement ses caractéristiques magnétiques par un trai- tement thermique.