Bandes étroites en acier à haute teneur en carbone et procédé de fabrication de ce type de bandes

Description

[0001] La présente invention concerne des bandes étroites en acier à haute teneur en carbone, comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,35 et 0,70 % et possédant une bonne aptitude au laminage à froid.

[0002] La présente invention concerne également un procédé de fabrication de telles bandes étroites en acier.

[0003] Ce type de bandes, appelées feuillards, sont achetées aux sidérurgistes par des transformateurs d e bandes étroites appelées feuillardiers, qui les transforment en particulier par relaminage à froid pour en diminuer l'épaisseur et les rendre utilisables par exemple par des équipementiers automobiles.

[0004] Pour réaliser ce genre de feuillards, il est connu de laminer à chaud un lingot d'acier sur un train de laminage à chaud, dit train à feuillards, constitué d'une succession de laminoirs étroits.

[0005] Le feuillard laminé à chaud ainsi obtenu est ensuite décapé, puis laminé à froid sur un train de laminage à froid de feuillards constitué de laminoirs à froid étroits.

[0006] Cette filière de fabrication des feuillards minces permet d'obtenir des feuillards ayant une bonne aptitude au laminage à froid, une bonne régularité d'épaisseur sur toute leur longueur et une grande homogénéité du profil.

[0007] Mais, les inconvénients de cette filière sont la productivité et le coût.

[0008] En effet, les trains de laminoirs à chaud ou à froid destinés à laminer des bandes étroites, c'est-à-dire de largeur comprise entre 150 et 600 mm, sont peu productifs, ce qui entraîne un prix de revient élevé des feuillards.

[0009] Pour diminuer le prix de revient des feuillards, il est connu de laminer à chaud une large bande sur un train continu à chaud performant et de refendre la bande large obtenue pour réaliser des bandes étroites.

[0010] Ces bandes étroites sont alors vendues aux transformateurs, qui les laminent à froid.

[0011] Le principal inconvénient de cette filière, en particulier pour des aciers à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, réside dans le fait qu'au moment de l'engagement de la bande refendue dans le laminoir à froid, il se produit des casses de la bande, ce qui nécessite l'arrêt de la production et la mise au rebut de cette bande.

[0012] Ce phénomène de rupture est dû, d'une part, à la structure métallurgique de la bande refendue qui est une structure ferrito-perlitique lamellaire et, d'autre part, à l'hétérogénéité de cette bande refendue.

[0013] En effet, la bande large issue du train continu à chaud présente une structure ferrito-perlitique lamellaire grossière au centre et une structure ferrito-perlitique lamellaire plus fine au niveau des rives. Elle présente également une différence d'épaisseur entre le centre et les rives, qui sont plus fines que le centre.

[0014] Ainsi, lors du refendage d'une bande large, par exemple en trois bandes étroites, on obtient une première bande étroite présentant une rive à structure lamellaire et une épaisseur fine et une rive à structure lamellaire grossière et possédant une épaisseur plus importante, une seconde bande étroite dont les deux rives ont une structure lamellaire grossière et une troisième bande étroite identique à la première.

[0015] La seconde bande étroite ayant une structure lamellaire grossière peut être difficilement laminée à froid, surtout dans le cas d'une haute teneur en carbone. Les première et troisième bandes étroites présentent un profil dissymétrique qui est pénalisant pour le transformateur, car il est difficile de maintenir ces bandes dans la cage du laminoir à froid, obligeant ainsi le transformateur à ralentir fortement la vitesse de laminage pour éviter la rupture de ces bandes.

[0016] Pour tenter de minimiser ces inconvénients, les transformateurs réalisent systématiquement un recuit de globulisation des bandes refendues et laminées à chaud avant de réaliser le laminage à froid de ces bandes.

[0017] Ce recuit de globulisation ne permet pas pour autant de s'affranchir des problèmes d'hétérogénéité de l'épaisseur qui est difficile à rattraper au cours du laminage à froid, si bien que des tolérances serrées d'épaisseurs ne peuvent être garanties.

[0018] L'invention a pour but de proposer une bande étroite qui permet de s'affranchir de ces inconvénients tout en étant issue d'une filière de fabrication productive et peu coûteuse.

[0019] L'invention a donc pour objet des bandes étroites en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,35 et 0,70 %, et possédant une bonne aptitude au laminage à froid, caractérisées en ce qu'elles sont issues d'un refendage d'une bande large obtenue par laminage à chaud d'une brame ou d'un lingot sur un train continu à chaud, décapage de la bande large laminée à chaud et laminage à froid en continu de ladite bande large suivi d'un recuit de globulisation.

[0020] Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

• le recuit de globulisation de la bande large est suivi d'au moins un relaminage à froid sur un train continu à froid et d'un recuit de recristallisation après chaque relaminage à froid, jusqu'à l'obtention de l'épaisseur désirée,
• la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC₃ pour des teneurs en carbone comprises entre 0,30 et 0,80 %,
• la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite AC_m pour des teneurs en carbone comprises entre 0,80 et 1 %,
• le décapage est un décapage à l'acide chlorhydrique ou à l'acide sulfurique,
• le recuit de globulisation est un recuit base à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures, de préférence à une température comprise entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures,
• le recuit de recristallisation est réalisé à une température comprise entre 650 et 720°C,
• le laminage à froid de la bande large décapée est réalisé à un taux de réduction maximal de laminage.

[0021] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de bandes étroites en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,35 et 0,70 %, et possédant une bonne aptitude au laminage à froid, caractérisé en ce que :

• on lamine à chaud une brame ou un lingot pour obtenir une bande large laminée à chaud,
• on décape la bande large laminée à chaud,
• on lamine à froid la bande large laminée à chaud et décapée pour en réduire l'épaisseur,
• on effectue un recuit de globulisation de la bande large,
• et on refend ladite bande large pour obtenir lesdites bandes étroites.

[0022] Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

• entre le recuit de globulisation et le refendage de la bande large, on effectue au moins un relaminage à froid de ladite bande large pour obtenir l'épaisseur désirée et un recuit de recristallisation après chaque relaminage à froid,
• la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC₃ pour une teneur en carbone comprise entre 0,30 et 0,80 %,
• la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite AC_m pour des teneurs en carbone comprises entre 0,80 et 1 %,
• le décapage est un décapage à l'acide chlorhydrique ou à l'acide sulfurique,
• on effectue le recuit de globulisation en maintenant la bande large à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures, et de préférence à une température comprise entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures,
• la montée en température de la bande large pour l'amener à sa température de recuit de globulisation est de 60°C par heure,
• on effectue le recuit de recristallisation à une température comprise entre 650 et 720°C.

[0023] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple.

[0024] La bande étroite selon l'invention est une bande en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 % et en particulier comprise entre 0,35 et 0,70 % et possédant une bonne aptitude au laminage à froid.

[0025] Cette bande étroite ou feuillard est obtenue par refendage d'une bande large laminée à chaud, décapée, puis laminée à froid et recuite.

[0026] Plus précisément, la bande étroite selon l'invention est obtenue par laminage à chaud d'une brame d'acier ou d'un lingot en acier sur un train continu à chaud. Ainsi, on obtient une bande laminée à chaud dont la structure métallurgique est ferrito-perlitique lamellaire, grossière au centre de la bande, et plus fine au niveau des rives de cette bande.

[0027] Dans le cas des aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,30 et 0,80 %, la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC₃ afin d'éviter de laminer à chaud dans le domaine intercritique, qui générerait des problèmes pour la suite des traitements de la bande, en particulier son aptitude au laminage à froid ultérieur.

[0028] Dans le cas des aciers dont la teneur en carbone est comprise entre 0,80 et 1 %, la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite AC_m.

[0029] Après ce laminage à chaud, la bande large est décapée à l'acide chlorhydrique ou à l'acide sulfurique par passage dans des bacs de décapage et des bacs de rinçage.

[0030] L'opération de décapage a pour but d'enlever les calamines et les oxydes issus de l'opération de laminage à chaud.

[0031] La bande large est ensuite directement laminée à froid sans opération de recuit préalable.

[0032] Ceci est rendu possible par le fait que les rives de la bande large ont une structure ferrito-perlitique lamellaire fine moins fragile qu'une structure ferrito-perlitique lamellaire grossière et par le fait que cette bande, bien qu'étant d'épaisseur non constante entre le centre et les rives, présente une hétérogénéité symétrique d'épaisseur.

[0033] Lorsque la bande large a été laminée à froid sur un train à froid pour en diminuer l'épaisseur, elle subit un traitement thermique dit recuit de globulisation qui permet une transformation de la structure métallurgique lamellaire en structure globulaire.

[0034] Le recuit de globulisation est un recuit base qui consiste à soumettre la bande large à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures et de préférence à une température comprise entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures, le temps de recuit étant inversement proportionnel à la température de recuit.

[0035] A titre d'exemple, le recuit de globulisation consiste à placer la bande large sous forme de bobines dans un four de recuit qui permet d'élever sa température de 60°C par heure jusqu'à 690°C et à maintenir la température pendant 10 heures.

[0036] A ce stade, la bande large laminée à froid et recuite peut être refendue en bandes étroites destinées à être vendues à des transformateurs, permettant ainsi à ceux-ci de travailler directement les bandes étroites.

[0037] En effet, ces bandes étroites présentent une très bonne attitude au laminage à froid, la structure métallurgique de ces bandes étant globulaire.

[0038] De plus, ces bandes étroites présentent une bonne régularité d'épaisseur sur toute la longueur et une dissymétrie négligeable sur le profil.

[0039] Un autre avantage de l'invention réside dans la possibilité d'appliquer un taux de réduction maximal de l'épaisseur, de l'ordre de 60 à 75%, pendant l'opération de laminage à froid avant d'effectuer le recuit de globulisation.

[0040] Cet avantage est lié à l'outil industriel, car le laminage de bandes larges sur un train continu autorise des réductions d'épaisseur supérieures au laminage de bandes étroites sur des laminoirs étroits.

[0041] Selon une variante de réalisation, dans le cas où l'épaisseur de la bande large après le laminage à froid reste trop importante par rapport à la demande, il est possible, après le recuit de globulisation, d'effectuer au moins une seconde opération de laminage à froid sur un train continu large.

[0042] Ensuite, après chaque relaminage à froid de la bande large, on effectue un simple recuit de recristallisation à une température comprise entre 650 et 720°C avant de refendre la bande large en bandes étroites.

[0043] Outre les avantages liés à l'utilisation directe par les transformateurs et la productivité accrue de la fabrication de bandes étroites du fait de l'utilisation de bandes larges le plus longtemps possible au cours du procédé de fabrication, les bandes étroites selon l'invention et le procédé de fabrication de ce type de bandes permettent de réduire les coûts de fabrication.

[0044] En effet, l'étape de laminage à froid s'effectuant sur un train à bandes larges plus performant, cette opération nécessite moins d'étapes de recuit entre les différentes phases de laminage et le recuit entre le laminage à chaud et le laminage à froid est supprimé.

Revendications

1. Bandes étroites en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,35 et 0,70 % et possédant une bonne aptitude au laminage à froid, caractérisées en ce qu'elles sont issues d'un refendage d'une bande large obtenue par laminage à chaud d'une brame ou d'un lingot sur un train continu à chaud, décapage de la bande large laminée à chaud, laminage à froid en continu de ladite bande large suivi d'un recuit de globulisation.

2. Bandes étroites selon la revendication 1, caractérisées en ce que le recuit de globulisation de la bande large est suivi d'au moins un relaminage à froid sur un train continu à froid et d'un recuit de recristallisation après chaque relaminage à froid jusqu'à l'obtention de l'épaisseur désirée.

3. Bandes étroites à teneur en carbone comprise entre 0,30 et 0,80 % selon la revendication 1, caractérisées en ce que la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC₃.

4. Bandes étroites à teneur en carbone comprise entre 0,80 et 1 % selon la revendication 1, caractérisées en ce que la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite AC_m.

5. Bandes étroites selon la revendication 1, caractérisées en ce que le décapage est un décapage à l'acide chlorhydrique.

6. Bandes étroites selon la revendication 1, caractérisées en ce que le décapage est un décapage à l'acide sulfurique.

7. Bandes étroites selon la revendication 1, caractérisées en ce que le recuit de globulisation est un recuit base à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures, de préférence à une température comprise entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures.

8. Bandes étroites selon la revendication 2, caractérisées en ce que le recuit de recristallisation est réalisé à une température comprise entre 650 et 720°C.

9. Bandes étroites selon la revendication 1, caractérisées en ce que le laminage à froid de la bande large décapée est réalisé à un taux de réduction maximal de laminage.

10. Procédé de fabrication de bandes étroites en acier à haute teneur en carbone comprise entre 0,30 et 1 %, en particulier entre 0,65 et 0,70 %, et possédant une bonne aptitude au laminage à froid, caractérisé en ce que :

- on lamine à chaud une brame ou un lingot pour obtenir une bande large laminée à chaud,

- on décape la bande large laminée à chaud,

- on lamine à froid la bande large laminée à chaud et décapée pour en réduire l'épaisseur,

- on effectue un recuit de globulisation,

- et on refend la bande large pour obtenir lesdites bandes étroites.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'entre le recuit de globulisation et le refendage de la bande large, on effectue au moins un relaminage à froid de ladite bande large pour obtenir l'épaisseur désirée et un recuit de recristallisation après chaque relaminage à froid.

12. Procédé de fabrication de bandes étroites en acier à teneur en carbone comprise entre 0,30 et 0,80 % selon la revendication 10, caractérisé en ce que la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-ferrite AC₃.

13. Procédé de fabrication de bandes étroites en acier à teneur en carbone comprise entre 0,80 et 1 % selon la revendication 10, caractérisé en ce que la température de fin de laminage à chaud est supérieure à la température de transformation austénite-cémentite AC_m.

14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le décapage est un décapage à l'acide chlorhydrique.

15. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le décapage est un décapage à l'acide sulfurique.

16. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on effectue le recuit de globulisation en maintenant la bande large à une température comprise entre 650 et 720°C pendant 2 à 30 heures, de préférence entre 680 et 700°C pendant 5 à 15 heures.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la montée en température de la bande large pour l'amener à sa température de recuit de globulisation est de 60°C par heure.

18. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'on effectue le recuit de recristallisation à une température comprise entre 650 et 720°C.