BE1007927A3

BE1007927A3 - Procede de production d'acier doux.

Info

Publication number: BE1007927A3
Application number: BE9400140A
Authority: BE
Inventors: Philippen Harlet; Firmin Beco; Lucien Renard
Original assignee: Cockerill Rech & Dev
Priority date: 1994-02-07
Filing date: 1994-02-07
Publication date: 1995-11-21
Also published as: EP0681031A1; ES2171494T3; EP0681031B1; DE69524989D1; DE69524989T2; DK0681031T3; ATE212070T1

Abstract

L'invention est relative à un procédé de production d'acier doux suivant lequel on forme des brames à partir d'un acier présentant la composition suivante : C < 1 %; Si < 1 %; Mn < 1 %; P < 0,100 %; S < 0,100 %; N< 0,100 %; A1 < 0,250 %, ces brames étant soumises à un laminage conduit au moins en partie dans la phase ferritique, la bande ainsi obtenue subissant un autorecuit et/ou étant soumise à un recuit contrôlé de manière à obtenir une cristallisation de l'acier dans la phase ferritique.

Description


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     "Procédé   de production d'acier doux"
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'acier doux, notamment d'un acier doux à bas champ coercitif pour la fabrication d'aimants utilisés dans les accélérateurs de particules ou installations analogues, tel qu'un anneau de stockage, etc. 



   D'une façon générale, les accélérateurs de particules d'une certaine dimension nécessitent des aimants d'un acier présentant un ensemble de caractéristiques bien spécifiques. Ainsi, il faut tout d'abord que cet acier présente une résistance mécanique suffisante et des propriétés magnétiques particulières, tel qu'un champ coercitif relativement bas avec une valeur moyenne faiblement dispersée, une absence de vieillissement des propriétés magnétiques, une perméabilité magnétique garantissant de hauts niveaux d'induction ainsi qu'un niveau de perte magnétique très bas permettant de travailler à des épaisseurs de tôles égales ou supérieures à 1,5 mm. 



   De plus, la planéité des pièces constitutives de l'aimant doit être telle qu'elle permette d'assurer un coefficient de remplissage élevé, de préférence supérieur à 98 %. Ces pièces doivent également présenter des tolérances d'épaisseurs très serrées, ne présenter aucune tension mécanique, être pratiquement exemptes de carbone, résister à la corrosion, pouvoir être usinées et découpées facilement et enfin pouvoir se présenter en des épaisseurs aussi élevées que possible. 

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   L'invention vise à présenter un procédé économiquement justifié pour le traitement d'un acier en vue d'obtenir un acier doux répondant autant que possible aux critères définis ci-dessus. 



   Ce procédé est caractérisé par le fait que l'on part d'un acier répondant à la composition suivante :   C 1 %  
Si      1 %
Mn <   1 %  
P < 0,   100 %  
S < 0,   100 %   
 EMI2.1 
 N < 0, 100 % Al 0, 250 %, que l'on forme des brames à partir d'un tel acier, que l'on soumet ces brames à un laminage conduit au moins en partie dans la phase ferritique jusqu'à obtenir une bande d'une épaisseur de 1 à 12 mm et que cette bande d'acier subit un auto-recuit et/ou est soumise un recuit contrôlé, de manière à obtenir une cristallisation de l'acier laminé dans la phase ferritique. 



   Avantageusement, on part d'un acier répon- 
 EMI2.2 
 dant à la composition suivante : C 0, 010 % Si 0, 30 % Mn < 1 % 
P < 0,030 %
S < 0,020 %
N < 0,010 %
Al < 0,   100 %,   les brames formées à partir d'un tel acier étant soumises à un laminage dans la phase ferritique à une température de 200 à 900 C avant le recuit précité. 



   D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ciaprès, à titre non-limitatif, de quelques formes de 

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 réalisation du procédé de l'invention illustré par les exemples concrets d'application. 



   D'une façon générale, en fonction des paramètres des étapes successives du procédé de l'invention, on part d'un acier répondant à la 
 EMI3.1 
 composition générale suivante : c % si 1 % Mn < 1 % P < 0, 100 % S < 0, 100 % N < 0,100 % 
 EMI3.2 
 Al S 0, 250 %. 



  A partir de cet acier, on coule des brames, par exemple d'une épaisseur de 200 à 300 mm. A noter qu'une décarburation de l'acier liquide peut avantageusement être réalisée. Cette décarburation peut être favorisée par l'addition à l'acier à l'état fondu d'éléments carburigènes notamment Nb, Ti, V, de préférence à des concentrations qui sont telles que le carbone libre dans les brames coulées soit inférieur à 0,006 %. 



   Le cas échéant, les brames ainsi obtenues sont réchauffées dans le but d'augmenter la malléabilité de l'acier et ainsi d'en faciliter le laminage ultérieur. On réalise ce réchauffage par exemple à une température de 900 à   12500C.   



   Ensuite, après dégrossissage de ces brames sur un train classique, on procède alors à un laminage dans la phase ferritique. 



   Ainsi, pour assurer qu'au moins la fin de ce laminage aura réellement lieu dans cette phase ferritique, celui-ci aura avantageusement lieu à une température inférieure à   9000C.   



   Ceci permet d'obtenir un produit noncristallisé écroui, se présentant quelque peu sous forme de fibres très dures. 

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   On réalise ce laminage jusqu'à obtenir une bande d'acier d'une épaisseur de 1 à 12 mm, suivant l'application envisagée. 



   Cette bande d'acier ainsi obtenue subit un auto-recuit et/ou est soumise à un recuit contrôlé de manière à obtenir une cristallisation identique à celle de l'acier laminé dans la phase ferritique. 



   L'auto-recuit qui se produit automatiquement, suite à la température à laquelle se trouve la bande, a lieu pendant et après le bobinage de ces bandes d'acier laminées. 



   Par contre, au cas où un recuit contrôlé est désiré, la bobine d'acier est introduite dans un four pendant un temps déterminé et est portée à une température qui est notamment fonction de ce temps de séjour dans le four. 



   Ainsi, on effectue par exemple le recuit contrôlé à une température comprise entre 400 et   910 C   pendant une durée de 3 minutes à 48 heures et de préférence de 30 minutes à 48 heures, ce en veillant que les durées de séjour dans le four les plus courtes correspondent aux températures de recuit les plus élevées et inversement que les durées les plus longues correspondent aux températures les plus basses. 



   De plus, suivant l'invention, on peut prévoir également une étape de décapage de la bande d'acier ainsi laminée. 



   Ce décapage a de préférence lieu avant le recuit. Toutefois, le décapage et le recuit peuvent, le cas échéant, être effectués simultanément, par exemple dans une atmosphère réductrice riche en hydrogène. 



   Par ailleurs, dans le but d'obtenir une structure cristallographique sensiblement homogène dans toute la section de la bande laminée, surtout dans la zone de surface par rapport à la zone centrale de la bande, on utilise avantageusement des cylindres de 

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 laminage lubrifiés réduisant ainsi l'effet de frottement à la surface des brames et des bandes d'acier lors du laminage. 



   Ci-après sont donnés quelques exemples concrets de réalisation du procédé suivant l'invention à partir d'un acier d'une composition bien déterminée. 



   Exemple 1
L'acier utilisé pour la formation des brames présentait la composition suivante :
C = 0,   002 %   
 EMI5.1 
 Mn = 0, 110 % S = 0, 004 % Si = 0, 005 % P = 0, 012 % 
Al = 0,012 %
N = 0, 0015 %
Les brames obtenues ont été soumises à un réchauffage pendant 1 heures 30 minutes à une température de   1250 C.   



   Ensuite a eu lieu le laminage à une température qui était de   9000C   à l'entrée et de   7800C   à la sortie du finisseur. 



   L'épaisseur de la bande d'acier obtenu était de 2, 5 mm. Ensuite a eu lieu le bobinage de la bande d'acier à une température moyenne de l'ordre de   6800C   et de ce fait elle subit un auto-recuit. Enfin, un décapage chimique classique a été appliqué sur la bande d'acier après l'avoir mise à plat et découpée en feuilles. 



   La taille du grain dans la bande terminée était de 5 ASTM et le champs coercitif était égal à 95 A/m. 



   Exemple 2
L'acier utilisé présentait la composition suivante :
C = 0, 005 % 

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Mn = 0,   250 %  
Ti = 0,   040 %  
Al = 0,   005 %  
Si = 0,   200 %  
S   = 0, 008 %  
P   = 0, 013 %.   



   Comme dans l'exemple précédent, les brames formés à partir d'un tel acier ont été soumises à un réchauffage à une température de   12500C   pendant environ 1 heure et demie. 



   Le laminage a été effectué sur un train continu finisseur. A l'entrée de ce dernier la température de l'acier était de l'ordre de 900 C et à la 
 EMI6.1 
 sortie de l'ordre de 750 C. La bande a alors été bobinée à une température de 7500C. Par la suite, une finition par laminage à froid, à savoir un skinn-pass de 2 %, a été effectuée. Après un décapage chimique classique en milieu sulfurique, un recuit continu a été effectué à une température de 8250C et ce pendant une durée de 90 secondes. Puis enfin la bande a été soumise 
 EMI6.2 
 à une trempe"HOWAQ'"à 400 C et à un surveillissement pendant 200 secondes à 4000C suivi d'un nouveau décapage à l'acide formique et d'un nouveau skinn-pass de 0,2 %. 



   La taille de grain dans la bande d'acier terminée était de 2 ASTM et le champ coercitif était égal à 80 A/m. 



   Exemple 3
L'acier utilisé présentait la composition suivante :
C = 0,003 %
Mn = 0,300 %
S = 0,001 % globulaire
Si = 0,250 %
P = 0,015 %
Al = 0,250 %
V = 0,150 %. 

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   La température de réchauffage était de   10500C   pendant 2 heures. 



   La température moyenne au finisseur était de   840 C.   



   La température de bobinage était de   730 C.   



   Un auto-recuit s'est effectué automatiquement en bobine. 



   Ensuite, un déroulage suivi d'un planage de la"tôle noire", c'est-à-dire sans décapage, ont été effectués. 



   Cette tôle présentait alors un champ coercitif de 50 A/m et une induction de 1,95 Ts à un champ magnétique de 100 A/cm. 



   Exemple 4
L'acier utilisé présentait la composition suivante :
C   = 0,   001 %
Nb   = 0,   015 %
Ti   = 0,   025 %
N   = 0,   003 %
S   = 0,   005 %
P   = 0,   022 %
Mn   = 0,   325 %. 



   La température de réchauffage était de   1000 C   pendant 2 heures 15 minutes. 



   La température à l'entrée du finisseur était de 9000C et à la sortie de   675 C.   



   La température de bobinage était de   2000C   et l'épaisseur de la bande à la sortie du finisseur était de 0,8 mm. 



   Un recuit continu et un décapage à l'hydrogène à 850 C pendant 120 secondes ont été appliqués. 



   L'acier obtenu présentait un grain ASTM   1 et   un champ coercitif de 40 A/m. 

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   L'induction était de 0,8 Ts à un champ magnétique de 40 A/m. 



   Exemple 5
L'acier utilisé présentait la composition suivante :
C = 0,   017 %  
Ti = 0,   150 %  
Al = 0,   025 %  
Si = 0,   030 %  
P = 0,   017 %  
S = 0,007 %
N = 0,   0065 %.   



   La température de réchauffage était de   12500C   pendant 1 heure 30 minutes. 



   La température moyenne dans le finisseur était de   760 C.   



   La température de bobinage était de   3000C   et ce dernier était suivi d'un décapage chimique. 



   Le recuit a été réalisé dans un milieu d'hydrogène à une température de   750 C.   



   L'acier obtenu présentait un grain ASTM de 5-6. 



   Le champ coercitif était de 110 A/m. 



   L'invention n'est bien entendu pas limitée aux différentes formes de réalisation décrites ci-dessus et, dans le cadre de l'invention, plusieurs variantes peuvent être envisagées, notamment en ce qui concerne le type de recuit et de décapage appliqué. Ainsi, un traitement d'élimination de la calamine peut, si nécessaire, intervenir à différentes étapes du procédé. Ce traitement peut être un décapage chimique ou un décalaminage mécanique tel que, respectivement, une réduction de l'oxyde métallique par un agent réducteur, comme par exemple l'hydrogène, ou un grenaillage. 

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   Par ailleurs, la bande d'acier laminée peut être maintenue à une température sensiblement uniforme relativement basse de tout au plus 150 C avant son enroulement éventuel.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'acier doux, caractérisé en ce que l'on fait usage d'un acier EMI10.1 répondant à la composition suivante : C < 1 % si 1 % Mn < 1 % P < 0, 100 % S < 0, 100 % N < 0, 100 % Al 0, 250 %, en ce que l'on forme des brames à partir d'un acier présentant la composition susdite, à ce que l'on soumet ces brames à un laminage conduit au moins en partie dans la phase ferritique jusqu'à obtenir une bande d'une épaisseur de 1 à 12 mm et à ce que la bande d'acier ainsi obtenue subit un autorecuit et/ou est soumise à un recuit contrôlé de manière à obtenir une cristallisation de l'acier dans la phase ferritique.
2. Procédé suivant la revendication 1, EMI10.2 caractérisé en ce que l'on fait usage d'un acier répondant à la composition suivante : C 0, 010 % Si 0, 30 % Mn < 1 % P < 0,030 % S < 0,020 % N < 0, 010 % Al < 0, 100 %, à ce que, après avoir formé des brames à partir d'un acier répondant à cette composition, on soumet ces dernières à un laminage à une température de 200 à 900 C.
3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on soumet l'acier à un <Desc/Clms Page number 11> traitement de décarburation, de préférence préalable au laminage.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on amène les brames à un température de 900 à 12000C avant le laminage.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on utilise un acier contenant des éléments carburigènes, notamment Nb, Ti, V, à des concentrations telles que le carbone libre soit inférieur à 0,006 %.
6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on soumet la bande d'acier obtenue par le laminage précité à un traitement de décapage.
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'on soumet la bande d'acier à un décapage préalable et/ou simultané avec le recuit contrôlé précité.
8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on réalise le recuit à une température comprise entre 400 C et 910 C.
9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'on réalise le recuit précité pendant une durée de 3 minutes à 48 heures, de préférence 30 minutes à 48 heures, les durées les plus courtes correspondant aux températures de recuit les plus élevées et, inversement, que les durées les plus longues correspondant aux températures les plus basses.
10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on refroidit la bande d'acier laminée à une température sensiblement uniforme de tout au plus 150 C avant son bobinage éventuel. <Desc/Clms Page number 12>
11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on met la bande à plat après le laminage et à ce qu'on la découpe à dimension avant le recuit.
12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on fait usage de cylindres de laminage lubrifiés de manière à permettre l'obtention d'une structure cristallographique sensiblement homogène dans toute la section de la bande laminée.