LU86614A1 - Aciers pour bandes laminees a chaud - Google Patents

Description

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3 2t st Demande de Brevet d’Inveettiora :j, ' - ί I. Requête

CENTRE DE RECHERCHÉS METALLÜRGIQUES-CENTRÜM VOOR RESEARCH IM . DE

METALLURGIE ,' Ässociatlön......sans' but lücrstif-Vereni^ing'·' 2önder *’ winstoogmerk,47 me.....Montoyer> H540 Bruxelles, Belgique—..........

représentée par EvT;.......Freyllnger & E. Meyers, - Ing ;Cons .en propr *

•iaä-r-r- 46-.....rue.......du --Cimeti-ere r Luxembourg......-------------------------------------------------------------- ί .L

agissant en qualité-jde.-mandatai.re s ___________________ ________________________________________ déposet^e trente ..sep.teirihre.._.mil..neuf cent ...quatre vingt ...six........... t à......3:..5.....................heures, au Ministère de l'Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l'obtention d'un brevet d'invention concernant:

Aciers pour bandes laminées à chaud ( -.

2. la description er. langue f rançaise - ..................................... de l'invention en trois exemplaires: 3. ..................3...................................planches de dessin, en trois exemplaires: 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistremen; à Luxembourg, le30 septembre.3i‘~s: 5. la délégation de pouvoir, datée de . ................... le ?.?.......septembre... 3·^.: 6. le document d'ayant cause (autorisation); déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration. que Π es inventeuris: est ί sont) :

Mr*.._Pierre.......HESSIEN..*......39. rue des Bavettes, B - .4050 ESNEUX..

Mr. Jean-Claude HEM4AN, 98 rue des Brasseursj. B - 4570 BLEGNY-TREMBLEÜR ^ ^...........

Mr. Vincent LEROY,.....-55/-071,.....Quai de- Rone.r'..4.00.0....Liêger--BelgAqr5· revendique;nt ; pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demandent de ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- déposéefs» en (8)__________________________________________________________________________________ le (9l _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5?»U$ ît NC f 10: .......... ____________________________________________... .... _______________________________ __________________ ...... .... ....

éht élisent: fei-midie pour lui (elle t et. si désigné, pour son mandataire, a Luxembourg ---------------------------— 46 me ....du ni me?Ή éye j. T.nxPTrihrrnrg____________ . ___________________ f 12

Sfiliieiteinti 1s délivrance d'un brevet d'invention pour l'objet décrit et représenté dans ies annexes susmenîionr.é:- : avec ajournement de cette délivrance à Aix—nui T. ....... --------- mm~.

____G Π. Procès-verM· ât Dépôt

La susdite -demande de brevet d'invention a été déposée au Ministère de "Economie et des Classes Moyettcars. Serrice de la Propriété ïmiîl^iâfe^btKemboarg. er date du: 3G septembre 1986 / V· r^»..· .. >\ f -- 1 i ¢1 t'r. i£ Mmistre se ! Ee-onoirne et oes L:.-set -, c f f Μ;:-ν: ί·:. s. | .

a —’ r.cu*:*· - : vs% -Ç.I r&à. V

i · ; „»’-l _ k{\ y -f / te chef du service d/l| prôpriété intellectuelle.

vC\ Âr / 7 il2E_________yhz_____________ » BL-3953 ^ φ Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention pour :

Aciers pour bandes laminées à chaud.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE/

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk ,47 rue de Montoyer, 1040 Bruxelles Belgique d * ·* C 2373/8609.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Aciers pour bandes laminées à chaud.

La présente invention concerne des aciers destinés à la fabrication de bandes laminées à chaud.

On sait que la bande laminée à chaud, ou plus simplement bande à chaud, est obtenue à partir d'une brame, coulée en lingotière ou en continu, que l'on réchauffe à une température appropriée au laminage à chaud. Cette température peut varier suivant le type d'acier, mais elle est le plus souvent supérieure à 1000°C. Dans une variante, cette brame peut être laminée en direct, c'est-à-dire sans réchauffage intermédiaire. Le laminage de la brame se compose essentiellement d'un i à - 2 - * laminage de dégrossissage, ou d'ébauchage, auquel fait suite le laminage de finition. Cette dernière opération, effectuée au train finisseur à chaud, a pour effet de conférer à la bande l'épaisseur désirée pour les traitements ultérieurs, notamment pour le laminage à froid.

Dans la pratique la plus courante, le laminage des bandes d'acier au train finisseur est réalisé dans un domaine de température où l'acier est austénitique. Dans le cas des aciers destinés à l'emboutissage et dont la teneur en carbone est comprise entre 0,01 et 0,1 Ä, la température finale du laminage à chaud au train finisseur doit ainsi être égale ou supérieure à 850°C.

Il est également bien connu que le laminage de finition comprend plusieurs passes successives au cours desquelles l'épaisseur de la bande est progressivement réduite jusqu'à l'épaisseur finale requise. Cette diminution d'épaisseur requiert l'application d’un effort appelé force de laminage déterminé de façon à provoquer la déformation désirée. Par ailleurs, la température de la bande diminue continuellement au cours du laminage, tout en restant dans le domaine austénitique; il en résulte que la résistance à la déformation de l'acier augmente et que, d'une passe de laminage à la suivante, la force de laminage doit être ajustée pour opérer la déformation requise.

La connaissance de la loi de croissance de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la diminution de la température de la bande est à la base d'un bon réglage des cages successives du train finisseur à chaud. Elle permet en particulier de déterminer la force de laminage à appliquer à chaque passe de laminage, en fonction de la température de la bande et de la réduction d'épaisseur à réaliser dans cette passe. A partir d'une ébauche d'épaisseur connue, il est ainsi possible de produire une bande à chaud de l'épaisseur désirée, avec une dispersion très faible de cette épaisseur, tant dans le sens longitudinal que dans le sens transversal de la bande. Les modèles mathématiques actuels de conduite des trains finisseurs à chaud | utilisent cette loi de croissance continue de la résistance à la dé-

A

- 3 - L· formation des aciers en phase austénitique en fonction de la température.

Il peut arriver que la température de la bande diminue au point que la transformation allotropique de l'austénite en ferrite se produise au cours du laminage au train finisseur à chaud. Dans la courbe de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température de la bande, cette transformation allotropique se marque par une variation de la résistance à la déformation par laminage à vaincre pour opérer une réduction d'épaisseur donnée. Cette variation de la résistance à la déformation par laminage s'explique par le fait que la structure ferritique ne présente pas la même dureté que la structure austénitique.

La température à laquelle se produit cette transformation allotropique dépend de la composition de l'acier, et en particulier de sa teneur en carbone, comme le montre le diagramme d'équilibre fer-carbone bien connu des spécialistes. La position de cette variation dans la courbe de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température de la bande dépend donc notamment de la teneur en carbone de l'acier.

Dans le cas des aciers présentant une très basse teneur en carbone, par exemple inférieure à 0,01 % et surtout inférieure à 0,005 %, le diagramme fer-cabone montre que la température de transformation de l'austénite en ferrite est d'environ 900°C. La réalisation du laminage de finition ^entièrement dans le domaine austénitique homogène impose dès lors un relèvement des températures de laminage, y compris de la température de la brame initiale, de sorte que la température de fin de laminage soit au moins égaie a 900°C. De telles températures de laminage sont cependant difficilement praticables à l'heure actuelle, car elles impliquent de très hautes températures de réchauffage des brames. Cette condition va à l'encontre de la tendance actuelle qui préconise un abaissement de cette température de réchauffage, d'une part pour des raisons d'économie d'éneroie et d'autre part pour amé- i..............................

- 4 - continu qui constitue le produit final. Par ailleurs, un tel relèvement de la température de fin de laminage ne permettrait pratiquement plus de recourir au laminage direct.

Le demandeur a par ailleurs observé que la teneur en carbone de l'acier influençait également de façon notable l'amplitude de la variation précitée de la résistance à la déformation par laminage.

Dans le cas des aciers à moyenne teneur en carbone (C : 0,01 - 0,1 %), cette variation se traduit par l'apparition d'un palier sensiblement horizontal ou même d'une faible décroissance dans la courbe de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température de la bande.

Lorsque l'acier présente une teneur en carbone très faible, par exemple inférieure à 0,01 % et surtout à 0,005 %, cette variation prend la forme d'une faible chute de la résistance à la déformation par laminage. Cet effet est encore accentué si l'acier contient des éléments tels que le titane et/ou le niobium qui fixent le carbone sous forme de carbures et réduisent dès lors encore la teneur en carbone libre. Dans ces aciers, la transformation allotropique se produit dans une structure austénitique qui ne contient pratiquement pas de carbone; elle est très rapide et elle donne naissance à une structure ferri-tique d'autant plus douce que sa teneur en carbone libre est faible. Il en résulte une chute pouvant atteindre 50 λ de la résistance à la déformation par laminage à vaincre pour assurer une réduction donnée. Les incertitudes associées à la position et à l'amplitude de cette variation rendent impossible en pratique le laminage dans le domaine de température correspondant à la transformation allotropique de ces aciers. En particulier, il est impossible de réaliser, dans ce domaine de température, les dernières passes de laminage qui confèrent à la bande l'épaisseur visée. Si l'on tient compte en outre des hétérogénéités de la température des ébauches, aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, il apparaît nécessaire de . laminer ces aciers à très haute température, c'est-à-dire avec des

Il températures de fin de laminage égales ou supérieures à 920°C. Un tel

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i - 5 - laminage à haute température se heurte également aux difficultés indiquées plus haut et devient particulièrement difficile pour les bandes à chaud de faible épaisseur.

Lorsque la transformation allotropique de l'austénite en ferrite est terminée, la structure de l'acier est redevenue homogène et la résistance à la déformation par laminage augmente à nouveau de façon régulière à mesure que la température de la bande continue à diminuer. De telles lois croissantes pour le laminage dans le domaine ferritique ont été observées par le demandeur dans le cas des aciers à moyenne teneur en carbone (C : 0,01 - 0,1 %) ainsi que dans celui des aciers à très basse teneur en carbone (C û 0,01 %).

Il ne s'est cependant pas avéré particulièrement intéressant de la- „ miner dans le domaine ferritique les aciers à moyenne teneur en l carbone. En effet, les températures d'engagement pour le laminage de tels aciers dans le domaine ferritique sont très basseç,c'est-à-dire inférieures à 850°C, ce qui impose des temps d'attente entre le laminoir dégrossisseur et le laminoir finisseur et réduit en conséquence la productivité du train de laminoir. En outre, l'augmentation de la résistance à la déformation par laminage de ces aciers lorsque la température décroît en-dessous de 800°C est très importante et conduit rapidement à des résistances à la déformation par laminage prohibitives.

Il est par contre intéressant de laminer dans le domaine ferritique les aciers à très basse teneur en carbone (C ύ 0,01%). En effet, la transformation allotropique se termine à une température nettement plus élevée, voisine de 900°C, et le laminage de finition peut donc commencer plus tôt. En outre, la structure ferritique formée dans ces aciers est très douce en raison de la très faible teneur en carbone et ne requiert que des forces de laminage modérées. Enfin, l'accroissement de la résistance à la déformation par laminage à mesure que la température de la bande diminue est plus faible que dans le cas des aciers à moyenne teneur en carbone. Un tel procédé de laminage dans le Il domaine ferritique ainsi que des aciers à très basse teneur en carbone - 6 - se prêtant à ce laminage font l'objet du brevet luxembourgeois n° 86.509 déposé par le présent demandeur.

Ces aciers, pour intéressants qu'ils soient, présentent cependant encore l'inconvénient de comporter un domaine de température inutilisable pour le laminage de finition, à savoir le domaine correspondant à la transformation allotropique de l'austénite en ferrite dans la bande.

La présente invention porte précisément sur des aciers pour lesquels le diagramme de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température ne présente pas la variation brusque et incontrôlée mentionnée plus haut dans le domaine de température correspondant au laminage de finition de la bande à chaud.

L'invention est basée sur l'observation de l'influence inattendue qu'exerce à cet égard une addition appropriée d'un élément tel que le bore, aussi bien aux aciers à moyenne teneur en carbone qu'à ceux dont la teneur en carbone est très faible.

Les aciers qui font l'objet de la présente invention sont caractérisés en ce qu'ils présentent la composition pondérale suivante : carbone : max. 0,1 % azote : max. 50 ppm aluminium : max. 0,07 % phosphore : max. 0,08 % * soufre : max. 0,025¾ manganèse : 0,10 à 0,60 % bore : max. 0,010 % le reste étant du fer et des impuretés inévitables.

Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, la teneur en carbone des aciers est inférieure à 0,01 ?£, et de préférence encore inférieure à 0,005 %, et lesdits aciers contiennent en outre du titane et/ou du niobium en une teneur comprise entre 5 et 25 fois la il teneur en carbone.

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c - 7 -

Grâce à la présence de bore, les aciers conformes à l'invention peuvent être soumis à un laminage de finition dans les conditions conventionnelles, sans être exposés aux risques précités de variations incontrôlées de la résistance à la déformation dans les diverses cages du train finisseur conduisant à des variations inacceptables de l'épaisseur de la bande à chaud.

Le comportement favorable des aciers conformes à l'invention est exposé en détail ci-dessous, en faisant référence aux dessins annexés, relatifs à des exemples de réalisation préférés, et dans lesquels la figure 1 présente l'influence d'une addition de bore sur la courbe de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température, dans le cas d'un acier à moyenne teneur en carbone; la figure 2 présente l'influence d'une addition de bore sur la courbe de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température, dans le cas d'un acier à très faible teneur en carbone;et la figure 3 présente l'influence d’une addition de bore sur la courbe de la résistance à la déformation par laminage en fonction de la température, dans le cas d'un acier à très faible teneur en carbone contenant du titane ou du niobium.

Les figures portent sur des aciers dont les compositions sont données dans le tableau ci-dessous. Elles montrent les courbes traduisant l'évolution de la résistance à la déformation par laminage (R.D.) exprimée en ùnités arbitraires, en fonction de la température décroissante (T) de la bande à chaud. Les courbes présentées dans les fiigures sont repérées dans le numéro attribué à l'acier correspondant dans ce _ 3 tableau. Dans ce tableau, les teneurs sont exprimées en 10 % en poids.

Λ t - 8 -

Aci„r C Μη Si S P Al N Ti Nb B

n° 1 45 160 8 13 12 39 2,6 2 38 202 6 9 13 34 2,7 — — 1,9 3 · 3 159 8 10 8 18 2,9 — — — 4 4 195 6 8 8 49 2,3 — — 2,4^ 5 3 131 5 2 4 17 1,2 26 — — 6 2,5 147 13 14 16 16 2,3 — 35 — 7 3 180 9 8 10 30 2,0 35 — 2,2

La figure 1 est relative aux aciers n°l et 2, qui présentent une moyenne teneur en carbone; l'acier n° 1 ne contient pas de bore, tandis que l'acier n° 2 en contient 0,0019 % en poidsXe diagramme de la figure 1 montre que la présence de bore a pour effet de remonter d'une façon assez sensible la courbe de la résistance à la déformation par.Jaminage en fonction de la température de la bande. Cela signifie qu' avec l'acier n° 2, la loi que suit la résistance à la déformation par laminage se poursuit un peu plus loin qu'avec l'acier n° 1 et que le palier de la courbe n° 2 se situe un peu plus haut et présente une pente légèrement plus importante que celui de la courbe n° 1. L'arrêt ou le ralentissement de la croissance de la résistance à la déformation par laminage est ainsi quelque peu rejeté vers une température plus basse. A la fin du palier, c'est-à-dire lorsque la transformation allotropique est achevée, les deux courbes n° 1 et n° 2 se rejoignent et reprennent une croissance commune, dans le domaine ferritique, pour atteindre rapidement des niveaux prohibitifs de résistance à la déformation par laminage.

La figure 2 traduit, de façon similaire, l'influence du bore sur la position de la courbe de la résistance à la déformation par laminage j en fonction de la température de la bande dans le cas des aciers n° 3 i

A

- 9 - et 4 à très faible teneur en carbone. Il est évident que la courbe n° 4 (acier au bore) présente une allure nettement plus favorable que la courbe n° 3 (acier sans bore) en ce qui concerne la loi de la résistance à la déformation par laminage utilisée pour la conduite du train finisseur.

Enfin, la figure 3 montre clairement la nette influence d'une addition de bore dans le cas des aciers contenant du titane (n° 5) ou du niobium (n° 6). Les courbes correspondant à ces deux aciers présentent’, entre environ 900°C et 850°C, une chute brusque et importante qui rend pratiquement impossible toute conduite sûre du laminoir dans cette zone. La courbe n° 7, qui traduit le comportement d'un acier de cette catégorie auquel on a ajouté du bore, indique que cette variation brusque a disparu et que le train finisseur peut être utilisé de façon -fiable dans ce domaine de température.

Ces exemples montrent qu'une addition appropriée de bore à ces types d'aciers pour bandes à chaud permet de supprimer ou au moins de réduire fortement la variation de la résistance à la déformation par laminage due à la transformation allotropique dans la bande. Une telle addition permet ainsi d'abaisser sensiblement les températures de laminage tout en garantissant les qualités dimensionnelles du produit final dans des conditions classiques de laminage à chaud au train finisseur.

Claims (2)

1. Aciers pour bandes laminées à chaud, caractérisés en ce qu'ils présentent la composition pondérale suivante : carbone : max. 0,10 % azote : max. 50 ppm aluminium : max. 0,07 % ·* phosphore : max. 0,08 % soufre : max. 0,025 % manganèse : 0,10 à 0,60 ?0 bore : max. 0,0i0 K le reste étant du fer et des impuretés inévitables.

2. Aciers suivant la revendication 1, caractérisés en ce que leur teneur en carbone est inférieure à 0,010 et de préférence inférieure à 0,005 %, et en ce qu'ils contiennent en outre du titane et/ou du niobium en une teneur comprise entre 5 et 25 fois la teneur en carbone. «