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PROCEDE POUR LA FABRICATION DE TOLES D'ACIER GALVANISE
LAMINEES A CHAUD, A HAUTE VITESSE ET SANS DECAPAGE DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de tôles d'acier galvanisé laminées à chaud, à haute vitesse et sans décapage.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud dans lequel un refroidissement intermédiaire rapide et contrôlé est exécuté de manière à amener la proportion de wüstite de la calamine en surface à 20 % ou davantage, et la couche de calamine est réduite, pour ainsi obtenir une haute adhérence du revêtement et une productivité supérieure.
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
Le procédé pour la fabrication de tôles d'acier galvanisé laminées à chaud est une technique qui est mise en oeuvre de la manière suivante.
Après avoir réalisé un laminage à chaud, la tôle d'acier laminée à chaud est décapée et revêtue de zinc par immersion dans un bain chaud, de manière à pouvoir obtenir une résistance à la corrosion meilleure que celle de la tôle d'acier décapée et huilée, en augmentant ainsi la valeur ajoutée. La figure 1a représente le procédé classique pour la fabrication d'une tôle d'acier laminée à chaud, procédé dans lequel on recourt à un décapage.
En général, lorsque l'on fabrique une tôle d'acier laminée à chaud, de la calamine se forme à la surface de la tôle d'acier après un laminage de dégrossissage au cours du laminage à chaud, et on l'appelle "calamine secondaire". Cette calamine secondaire comprend :une couche d'hématite
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comme couche extérieure en contact avec l'air atmosphérique ; une couche de magnétite juste en dessous de la couche d'hématite, en direction de la structure matricielle; et une couche de wüstite en contact étroit avec la structure matricielle, dont l'épaisseur est d'environ 10 m.
Cette calamine détériore considérablement l'adhérence du revêtement de la tôle d'acier galvanisé laminée à chaud, et par conséquent on enlève la calamine en utilisant une solution de décapage dans laquelle on mélange ensemble une solution d'acide chlorhydrique ou d'acide sulfurique et un agent d'inhibition de la corrosion. Cependant, une couche d'oxyde d'environ 100 - 570 A reste à la surface de la tôle d'acier laminée à chaud et décapée, et par conséquent l'adhérence du revêtement est significativement dégradée.
Par conséquent, la tôle d'acier laminée à chaud et décapée est chauffée à 480 - 500 C sous une atmosphère contenant une concentration de 7 -15 % d'hydrogène, pour réduire la couche d'oxyde, sur base des mécanismes des formules 1 à 3 présentés ci-dessous, et on réalise ensuite une immersion à chaud dans un bain de zinc.
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Cependant, lorsque la couche de calamine est enlevée par décapage, de grandes différences apparaissent dans la cinétique des réactions en fonction des compositions des couches de calamine. Par conséquent, une partie de la structure matricielle est décapée à l'excès, et ainsi, la surface de la tôle d'acier devient rugueuse et irrégulière, avec pour résultat que des problèmes de fragilisation par hydrogène, de perte de fer et de perte à l'acide peuvent se poser. En outre, le décapage doit être terminé en un court laps de temps et par conséquent la gestion du travail, par exemple la gestion des conditions de chauffage, la gestion de la concentration en acide et la gestion de la concentration en agent d'inhibition de la corrosion ne peuvent être réalisées aisément.
En outre, on utilise un agent très toxique et fortement corrosif tel qu'une solution d'acide chlorhydrique ou une solution d'acide sulfurique. Par conséquent, il faut installer et entretenir une installation de traitement de la solution acide rejetée, et les coûts de fabrication sont donc accrus, tandis que la contamination de l'environnement peut devenir importante.
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En outre, si la teneur en Si de l'acier est de 0,1 % en poids ou davantage, l'adhérence du revêtement est notablement dégradée dans la tôle d'acier galvanisé laminée à chaud. Pour le décrire spécifiquement, si une tôle d'acier laminée à chaud contient 0,1 % en poids de Si ou davantage, Si constituant l'élément critique pour le revêtement, il se forme de la fayalite (2FeO.SiO2) à la frontière entre la couche de calamine et la structure matricielle. Cette fayalite (2FeO.Si02) n'est pas enlevée même après le décapage, en formant ainsi une couche non revêtue. Même si le revêtement réussi, l'adhérence du revêtement est dégradée, ce qui peut ultérieurement induire un pelage. Ainsi, il reste une couche de calamine qui n'est pas enlevée par le décapage, et la couche de calamine ne disparaît pas, même dans le processus ultérieur de réduction.
Dans une tentative de surmonter ces problèmes, les brevets japonais ouverts à la consultation du public n Sho-60-56418 et Hei-5-156416 divulguent un procédé dans lequel la tôle d'acier est électroplaquée de Fe, Ni, Cu, Fe-Mn ou similaire avant de réaliser l'immersion dans le bain chaud.
Lors de l'électroplacage de la tôle d'acier, les éléments d'alliage se concentrent à la frontière de la structure matricielle lorsque l'on réalise un recuit à haute température. Cependant, les éléments d'alliage sont concentrés en dessous de la couche d'électroplacage et par conséquent, les éléments d'alliage sont empêchés de réagir avec le gaz atmosphérique, avec pour résultat que les éléments d'alliage ne peuvent être oxydés. Par conséquent, au cas où une tôle d'acier décapée présentant une surface rugueuse reçoit une galvanisation à chaud, il se pose le problème que la quantité de revêtement est différente dans les creux de la surface à cause de la courte durée du revêtement. Pour éviter ce problème, on prolonge la durée de l'électroplacage ou on ralentit le processus.
Cependant, de cette manière, bien que l'on puisse résoudre l'absence de revêtement dans les parties en creux, on ne peut résoudre le revêtement à l'excès des parties en saillie. En outre, les éléments d'alliage prérevêtus présentent une dureté élevée et une faible ductilité, et par conséquent, si l'épaisseur du prérevêtement est importante, ce dernier pèlera plus tard.
Dans un autre procédé représenté dans la figure 1 b, on met en oeuvre un traitement par fondant en utilisant du chlorure de zinc (ZnCI2) et du chlorure d'ammonium (NH4CI) après avoir réalisé le décapage, pour
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ensuite exécuter une immersion discontinue dans un bain de zinc chaud. Le mode opératoire de ce procédé est compliqué et par conséquent son économie n'est pas adéquate, et en plus il est nocif pour l'environnement.
Pour résoudre les problèmes décrits plus haut, on a proposé des procédés pour la fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud dans lesquels on évite le décapage, comme représenté dans la figure 1 c. Un exemple de ces procédés est le brevet japonais ouvert à la consultation du public n Hei-6-145937. Dans ce procédé on élimine le décapage, et la calamine est réduite sous une atmosphère réductrice à 300 - 750 C. Ce procédé est efficace pour résoudre les problèmes décrits plus haut.
Cependant, après le laminage à chaud, la calamine est constituée de 87 % de magnétite, de 6 % de wüstite et de 7 % d'hématite. Par conséquent, si la magnétite qui constitue le composant principal de la calamine doit être réduite, la réduction doit être conduite à une température de 650 - 820 C pendant 300 secondes ou davantage. Du fait de cette longue durée de réduction, on ne peut améliorer la productivité. En outre, dans ce procédé, la tôle d'acier laminée à chaud est une tôle d'acier difficile à revêtir, qui contient 0,1 % de Si ou davantage, et l'on ne peut garantir une très bonne adhérence du revêtement, comme dans les autres procédés recourant au décapage.
A titre d'autres exemples dans lesquels le décapage est éliminé, on trouve les demandes de brevet coréen n 97-62031 et 97-62032 du présent inventeur. Dans ces procédés, la température et la concentration du gaz réducteur sont contrôlées de manière appropriée dans la zone de réduction et dans la zone de chauffage, et la concentration en AI dans le bain de zinc est optimisée, pour ainsi améliorer l'adhérence du revêtement. Cependant, dans ces procédés également, la calamine contient environ 90 % de magnétite, et par conséquent il faut consacrer beaucoup de temps pour réduire la magnétite. On ne peut donc s'attendre à une réduction rapide et par conséquent la productivité ne peut être améliorée.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention est destinée à surmonter les désavantages décrits plus haut des techniques classiques.
Par conséquent, un objet de la présente invention est de fournir un procédé pour la fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud, à
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haute vitesse et sans décapage, dans lequel un refroidissement rapide intermédiaire est exécuté à une température prédéterminée de manière à amener le composant wüstite de la calamine à 20 % ou davantage après le laminage à chaud, ensuite, un traitement thermique de réduction est exécuté et enfin la tôle d'acier est immergée dans un bain de zinc contenant une quantité prédéterminée d'AI, pour ainsi obtenir une adhérence supérieure du revêtement et une productivité supérieure.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud, à haute vitesse et sans décapage, dans lequel, lors du revêtement d'une tôle d'acier contenant 0,1 % de Si ou davantage, on réalise un refroidissement rapide intermédiaire à une température prédéterminée de manière à amener le composant wüstite de la calamine à 20 % ou davantage après le laminage à chaud, ensuite, un traitement thermique de réduction est exécuté, et enfin, la tôle d'acier est immergée dans un bain de zinc contenant une teneur prédéterminée en AI, pour ainsi obtenir une adhérence supérieure du revêtement et une productivité supérieure.
Pour atteindre les objets ci-dessus, le procédé de fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud, à haute vitesse et sans décapage selon la présente invention comporte les étapes consistant à : refroidir une tôle d'acier laminé à chaud à une vitesse de refroidissement habituelle, et la bobiner ; réaliser un refroidissement rapide intermédiaire de la tôle d'acier laminé à chaud (ainsi bobinée) à une température de refroidissement rapide intermédiaire de 300 - 500 C, de manière à amener le composant wüstite de la calamine à 20 % ou davantage ; réaliser un traitement thermique de réduction à une température de 550 - 700 C pendant 30 - 300 secondes sous une atmosphère contenant 20 % d'hydrogène (ou davantage);
et immerger la tôle d'acier laminé à chaud (ainsi réduite) dans un bain de zinc présentant une teneur en AI de 0,2 - 5,0 % en poids, ce qui permet d'obtenir une adhérence supérieure du revêtement et une productivité supérieure.
Dans un autre aspect de la présente invention, le procédé pour la fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud, à haute vitesse et sans décapage, et contenant 0,1 % en poids de Si ou davantage, comprend selon l'invention les étapes consistant à : une tôle d'acier laminé à
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chaud à une vitesse de refroidissement habituelle et la bobiner; réaliser un refroidissement rapide intermédiaire de la tôle d'acier laminé à chaud (et donc bobinée) à une température de refroidissement rapide intermédiaire de 300 - 500 C, de manière à amener le composant wustite de la calamine à 20 % ou davantage ;
un traitement thermique de réduction à une température de 650 - 750 C pendant 60 - 400 secondes sous une atmosphère contenant 30 % d'hydrogène (ou davantage), et immerger la tôle d'acier laminée à chaud (et donc réduite) dans un bain de zinc présentant une teneur en AI de 0,2 - 5,0 % en poids, ce qui permet d'obtenir une adhérence supérieure du revêtement et une productivité supérieure.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Les objets ci-dessus et d'autres avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée du mode de réalisation préféré de la présente invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : les figures 1a, 1 b et 1 c représentent les procédés classiques pour la fabrication d'une tôle d'acier galvanisé laminée à chaud; la figure 2 représente l'opération de refroidissement rapide intermédiaire destiné à contrôler la composition de la calamine selon la présente invention, en comparaison avec les procédés classiques, la figure 3 représente le résultat des essais de flexion à 180 servant à évaluer l'adhérence du revêtement de la tôle d'acier galvanisé laminée à chaud ;
la figure 4 est une photographie montrant la microstructure de la couche de revêtement de la tôle d'acier galvanisé laminée à chaud fabriquée selon la présente invention ; etla figure 5 est une photographie montrant la microstructure de la couche de revêtement de la tôle d'acier galvanisé laminée à chaud présentant une teneur en Si de 0,1 % en poids ou davantage, fabriquée selon la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE
Dans le procédé classique pour la fabrication de tôle d'acier galvanisé laminée à chaud du type sans décapage, une tôle d'acier laminée à chaud
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qui a été bobinée à haute température est refroidie naturellement à l'air jusqu'à la température ambiante. Pendant le bobinage, de la calamine se forme à la surface de la tôle d'acier. En d'autres termes, pendant le refroidissement naturel, le composant wûstite de la composition de la calamine est transformé en magnétite, avec pour résultat que la composition finale de la calamine contient plus de 90 % de magnétite. La magnétite est un oxyde qui ne se laisse pas réduire aussi aisément que la wüstite.
Par conséquent, si une tôle d'acier laminé à chaud présentant la composition de calamine ci-dessus est maintenue sous une atmosphère réductrice d'hydrogène à une température supérieure à 600 C, la réduction de la calamine nécessite une longue durée à cause de la longue durée de transformation de la magnétite en wüstite, et par conséquent on ne peut s'attendre à une productivité supérieure. La présente invention est destinée à résoudre ce problème, et sa caractéristique principale est que l'on réalise un refroidissement rapide intermédiaire de manière à amener le composant wüstite de la composition de la calamine à 20 % ou davantage.
En d'autres termes, dans la présente invention, après le laminage à chaud, le taux de refroidissement sur la table de sortie est maintenu au niveau normal, pendant que la tôle d'acier laminée à chaud est bobinée à une température supérieure à 570 C qui constitue le niveau stable de l'oxyde wüstite, l'oxyde wüstite présentant la vitesse de réduction la plus élevée. Ensuite, la tôle d'acier laminé à chaud subit un refroidissement rapide intermédiaire à une température de 300 - 500 C, qui est le niveau approprié pour la transformation la plus rapide de la magnétite et qui est inférieure à la température de transformation eutectoïde de la wüstite. On réalise ainsi un contrôle tel que le composant wüstite de la composition de la calamine soit amené à 20 % ou davantage.
Pour le décrire spécifiquement, ainsi qu'on l'a représenté dans la figure 2, une tôle d'acier laminée à chaud 1 qui a été laminée à chaud à une température T, d'amenée à la finition est refroidie à un taux de refroidissement habituel 5 sur une table de sortie 3, et est bobinée par une bobineuse 7 à une température de bobinage Tc. Ici, dans le procédé classique 13, la bobine laminée à chaud est refroidie à l'air, tandis que dans la présente invention 11, on réalise un refroidissement rapide intermédiaire de la bobine laminée à chaud, à une température de 300 - 500 C, en
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utilisant un appareil de refroidissement intermédiaire. Ainsi, le composant wüstite de la composition de la calamine est amené à 20 % ou davantage.
La raison pour laquelle le composant wüstite doit être amené à 20 % ou davantage est décrite ci-dessous. En effet, la tôle d'acier laminée à chaud qui a été refroidie jusqu'à température ambiante après le refroidissement rapide intermédiaire est de nouveau chauffée à 570 C ou plus haut pour réduire la calamine présente sur la tôle d'acier laminée à chaud. Pendant cette opération, si le composant wüstite est à moins de 20 %, lorsque le réchauffement à 570 C ou plus haut est réalisé, le taux auquel la structure eutectique du fer et de la magnétite est réduite par l'hydrogène gazeux est plus important que le taux auquel ils sont transformés en wüstite. Par conséquent, la durée nécessaire pour la réduction de la calamine ne peut être raccourcie et par conséquent on ne peut s'attendre à une conductivité supérieure.
En revanche, le taux de refroidissement rapide intermédiaire doit être de préférence de 10 - 300 C/min. La raison de cet état de fait va être décrite. Si le taux de refroidissement rapide est inférieur à 10 C/min, la wüstite est transformée en magnétite pendant le refroidissement et par conséquent on ne peut assurer 20 % ou davantage du composant wüstite.
D'autre part, si le taux de refroidissement dépasse 300 C/min, la wüstite est formée à plus de 20 %, mais il existe un risque de pelage de la calamine à cause des contraintes thermiques pendant le refroidissement.
La tôle d'acier laminée à chaud présentant la composition de calamine décrite plus haut peut être réduite par réchauffement après avoir réalisé le refroidissement rapide, ou elle peut être réduite directement dans une zone de réduction.
La température de réduction de la zone de réduction sera de préférence de 550 - 700 C. Décrivons-en la raison. En effet, si la température est inférieure à 550 C, il faut un traitement thermique de longue durée pour assurer une adhérence supérieure du revêtement, ce qui abaisse la productivité. Si elle est supérieure à 700 C, la résistance entre action de la tôle d'acier laminée à chaud diminue. En même temps, la concentration en hydrogène sera de préférence de 20 % ou plus. Si elle est inférieure à 20 %, il y aura un manque d'hydrogène qui constitue l'agent principal de la réaction de réduction, et par conséquent la réaction de réduction ne peut être mise
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en oeuvre de manière efficace.
En outre, à la température de traitement thermique et à la concentration en hydrogène mentionnées plus haut, la durée du traitement thermique sera de préférence de 30 - 300 secondes. Si elle est inférieure à 30 secondes, la réaction de réduction se produit lentement, ce qui rend difficile l'obtention de l'adhérence visée pour le revêtement. Si elle dépasse 300 secondes, la tôle d'acier devient moins dure.
En même temps, une tôle d'acier contenant plus de 0,1% en poids de Si présentera une calamine de laminage à chaud plus épaisse de 10 à 30 % à celle d'une tôle d'acier contenant moins de 0,1 % en poids de Si. En outre, si la teneur en Si est supérieure à 0,1 % en poids, il se forme un composé de processus (c'est-à-dire de la fayalite). Il en résulte que l'adhérence à la frontière entre la structure matricielle et la calamine de laminage à chaud augmente et par conséquent, le déplacement libre des ions de gaz réducteur est inhibé. Par conséquent, pour une tôle d'acier laminée à chaud contenant plus de 0,1 % en poids de Si, la réduction de la calamine n'est pas aussi aisée que pour une tôle d'acier laminée à chaud contenant moins de 0,1 % de Si.
Par conséquent, il faut consacrer beaucoup de temps pour mettre en oeuvre la réduction dans la zone de réduction. Pour cette raison, dans la présente invention, on raccourcit autant que possible la durée de la réduction. Pour ainsi empêcher les variations des propriétés mécaniques de la tôle d'acier revêtue, les conditions de traitement thermique de réduction doivent de préférence être limitées à une plage de température de 600 - 750 C, à une concentration en hydrogène de 30 % et à une durée de traitement de 60 - 400 secondes.
La tôle d'acier laminée à chaud qui a été réduite de la manière décrite plus haut est immergée dans un bain de zinc. L'AI qui est ajouté dans le bain de zinc améliore le brillant et réduit les oxydes présents dans le bain de zinc.
En outre, il inhibe la formation du composé Fe-Zn, fragile, qui est susceptible d'être formé à la frontière de la couche de revêtement, en améliorant ainsi l'adhérence du revêtement et la résistance à la corrosion. Pour le décrire plus spécifiquement, AI a une affinité avec Fe supérieure à celle du zinc, et par conséquent, il forme rapidement un mince film composite à la surface de la tôle d'acier. Le film mince est constitué d'un mélange d'un composé de Fe- Al (Fe2Al5) et d'un composé de Fe-Zn-AI. A une concentration en AI de
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0,1 - 4,0 % en poids, le composé Fe2Al5 est formé en un court laps de temps, tandis qu'à une concentration en AI de 4,0 - 5,0 % en poids, un épais composé de Fe-AI (FeAI3) se forme à un stade précoce.
La couche de FeAI3 est fragile, mais la couche de Fels est située en dessous de la couche de FeAL3, ce qui fournit une protection.
Ainsi, l'AI qui est ajouté dans le bain de zinc forme un composé de Fe-Zn-AI hautement ductile dans les fissures et les pores de la couche de calamine. Ce composé sert d'ancrage entre la couche de calamine et la structure matricielle, ce qui améliore l'adhérence du revêtement. Au cas où la tôle d'acier laminée à chaud contient 0,1 % en poids de Si ou davantage (Si étant un élément critique pour le revêtement), la couche de calamine sur la tôle d'acier laminé à chaud devient poreuse. Dans ce cas, lorsque l'on revêt cette tôle d'acier laminé à chaud, les pores spongieux et les tunnels sont remplis d'AI fondu. Par conséquent, l'AI fondu réagit avec les composés de fayalite qui sont présents à la frontière entre la couche de calamine et la structure matricielle pour former des composés de Fe-AI-Zn-Si, ce qui améliore l'adhérence du revêtement.
Compte tenu du fait ci-dessus, la teneur en AI dans le bain de zinc sera de préférence limitée à 0,2 - 5,0 % en poids dans la présente invention.
Pour en mentionner la raison, si elle est inférieure à 0,2 % en poids, la formation de composé de Fe-Zn sur la tôle d'acier ne peut être inhibée suffisamment par AI, et par conséquent l'adhérence du revêtement et la résistance à la corrosion ne peuvent être améliorées. D'autre part, si la teneur en AI dépasse 5,0 % en poids, l'économie est dégradée.
Il sera plus préférable de limiter la teneur en AI à 0,3 - 5,0 % en poids, pour garantir une adhérence élevée du revêtement et une expansion de la plage de traitement thermique de réduction.
Ainsi qu'on l'a décrit plus haut, dans la présente invention, la composition de la calamine de la tôle d'acier laminée à chaud est contrôlée de manière à amener à 20 % ou davantage le composant wüstite qui se réduit aisément. De cette manière, on peut raccourcir la durée du traitement thermique de réduction. En outre, dans la présente invention, on ajoute de l'AI dans le bain de zinc, en quantité appropriée, de telle sorte que les composés de Fe-Zn-AI puissent être formés sélectivement sur la couche de calamine et sur la structure matricielle, ou que des composés de Fe-Zn-AI-Si
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puissent être formés, ce qui améliore l'adhérence du revêtement et la productivité.
La présente invention va maintenant être décnte sur base d'exemples réels.
< Exemple 1 >
Pour fabriquer des tôles d'acier galvanisé laminées à chaud, on lamine des tôles d'acier à chaud et l'une des tôles d'acier laminé à chaud est refroidie à l'air de la manière habituelle, tandis que les autres subissent un refroidissement rapide intermédiaire à un taux de refroidissement de 30 -100 C/min, jusqu'à une température de 300 - 470 C. On mesure alors la composition de la calamine sur les tôles d'acier laminé à chaud respectives, en utilisant un diffractomètre de rayons X (fabriqué par la société Rigaku), et les résultats des mesures sont présentés dans le tableau 1 ci-dessous. Après les mesures, les tôles d'acier laminé à chaud subissent un traitement thermique de réduction à 650 C sous une atmosphère contenant 20 % d'hydrogène, pendant 120 secondes, dans un four de réduction.
Les durées grâce auxquelles la calamine sur les tôles d'acier laminées à chaud est réduite en fer pur à 60 % sont données dans le tableau 1 ci-dessous.
Ainsi qu'on peut le voir dans le tableau 1 ci-dessous, dans le cas de l'exemple classique 1, la tôle d'acier laminée à chaud est refroidie naturellement à l'air et pour cette raison, le composant wûstite de la composition de la calamine représente 6,1 % en poids. Par conséquent, la durée qu'il faut consacrer pour réaliser la réduction monte à 250 secondes.
En revanche, dans le cas des exemples 1 - 4 selon l'invention, la composition de la calamine est contrôlée de manière à contenir 20 % en poids ou plus de wüstite, et par conséquent, les durées de réduction de la calamine sont réduites de manière significative. Par conséquent, la productivité est améliorée en témoignant ainsi du fait que l'on peut mettre en oeuvre un procédé de fabrication de tôle d'acier galvanisé laminée à chaud, à haute vitesse et sans opération de décapage.
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Tableau 1
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<tb> Classifi- <SEP> Taux <SEP> de <SEP> Temp. <SEP> de <SEP> Composition <SEP> de <SEP> la <SEP> calamine <SEP> (% <SEP> pds) <SEP> Temps
<tb>
<tb> cation <SEP> refr. <SEP> rapide <SEP> refr. <SEP> rapide <SEP> consacré <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> intermédiai <SEP> intermédiai <SEP> la <SEP> réduction
<tb>
<tb>
<tb> re <SEP> re <SEP> jusque
<tb>
<tb>
<tb> ( C/min.) <SEP> ( C) <SEP> 60 <SEP> % <SEP> de <SEP> fer
<tb>
<tb>
<tb> pur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (s)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> FeO <SEP> Fe304 <SEP> Fe2O3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ex. <SEP> 1 <SEP> selon <SEP> 20 <SEP> 300 <SEP> 37,9 <SEP> 47,1 <SEP> 15,0 <SEP> 117
<tb>
<tb>
<tb> l'invention
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ex.
<SEP> 2 <SEP> selon <SEP> 20 <SEP> 400 <SEP> 42,1 <SEP> 35,2 <SEP> 22,7 <SEP> 111
<tb>
<tb> l'invention
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ex <SEP> 3 <SEP> selon <SEP> 50 <SEP> 400 <SEP> 70,6 <SEP> 21,4 <SEP> 8,0 <SEP> 102
<tb>
<tb>
<tb> l'invention
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ex <SEP> 4 <SEP> selon <SEP> 100 <SEP> 470 <SEP> 100 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 89
<tb>
<tb>
<tb> l'invention
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Ex. <SEP> 6- <SEP> 6,1 <SEP> 81,3 <SEP> 12,6 <SEP> 250
<tb>
<tb>
<tb> classique
<tb>
< Exemple 2 >
Pour fabriquer des tôles d'acier galvanisé laminées à chaud selon la présente invention, on lamine des tôles d'acier à chaud, et les tôles d'acier laminé à chaud sont bobinées. Les tôles d'acier subissent ensuite un refroidissement rapide intermédiaire à un taux de refroidissement de 20 - 30 C/min jusqu'à une température de 200 - 500 C.
On mesure alors les composants wüstite des compositions de calamine à l'aide d'un diffractomètre de rayons X. Les tôles d'acier sont ensuite découpées à une taille de 100 mm x 200 mm, et on réalise un dégraissage. Ensuite, en utilisant un simulateur de revêtement (fabriqué par la société Rhesca), on réduit la calamine pendant 60 - 240 secondes tout en maintenant les tôles d'acier sous une concentration en hydrogène de 20 - 30 % et à une température de traitement thermique de réduction de 550 - 750 C. Les tôles d'acier respectives à calamine réduite sont immergées dans un bain de zinc à 450 C dont on fait varier les quantités d'addition d'AI. On mesure ensuite les adhérences du revêtement et les résultats sont présentés dans le tableau
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2 ci-dessous.
Pour mesurer l'adhérence du revêtement, on réalise des essais de flexion à 180 en utilisant un dispositif de flexion On attache ensuite des rubans et on les enlève en les tirant, et on mesure ainsi le degré de pelabilité des couches revêtues, comme représenté dans la figure 3. Ainsi qu'on peut le voir dans la figure 3, x désigne un pelage complet, A indique un pelage partiel et o indique une bonne adhérence.
Ainsi qu'on le voit dans le tableau 2 ci-dessous, dans le cas des exemples 1 - 17 selon l'invention, les tôles d'acier dans lesquelles la composition de calamine a été contrôlée de manière à contenir 20 % ou davantage de wüstite sont immergées dans un bain de zinc auquel on ajoute 0,2 - 5,0 % en poids de AI. Dans ces exemples, non seulement la productivité mais l'adhérence des revêtements sont supérieures. Ainsi qu'on l'a montré dans la figure 4, l'adhérence supérieure du revêtement est obtenue sur base du principe suivant. En d'autres termes, les composés hautement ductiles de Fe-Zn-AI remplissent les fissures et les pores de la couche de calamine, et ces composés servent d'ancrage entre la couche de calamine et la structure matricielle.
Dans le cas de l'exemple comparatif 1, l'adhérence du revêtement est adéquate mais la température de réduction monte jusqu'à 750 C, et par conséquent les propriétés mécaniques telles que la résistance en traction et l'allongement sont dégradés. Dans l'exemple comparatif 2, la température de réduction descend à 500 C et par conséquent l'adhérence du revêtement est inadéquate.
Dans le cas de l'exemple comparatif 3, la température de refroidissement rapide intermédiaire est de 200 C, et par conséquent le composant wüstite est présent à moins de 20 %. Par conséquent, la réduction nécessite une longue durée et la réduction est donc incomplète à l'intérieur de la durée donnée, ce qui rend impossible d'obtenir une adhérence supérieure du revêtement.
Dans les exemples comparatifs 4 - 6, le composant wustite représente 20 % ou plus et les conditions de traitement thermique sont les mêmes que dans les exemples selon l'invention. Néanmoins, l'adhérence des revêtements est insuffisante. La raison est la suivante. En effet, la température du refroidissement rapide intermédiaire est de 400 C et par conséquent, à cause des contraintes thermiques pendant le refroidissement,
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du pelage est susceptible de se produire.
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Tableau 2
EMI15.1
<tb> Classif <SEP> Taux <SEP> de <SEP> Temp. <SEP> Quant. <SEP> Conditions <SEP> de <SEP> Adhérence <SEP> du <SEP> revêtement
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<tb>
<tb> refr. <SEP> de <SEP> refr. <SEP> de <SEP> réduction
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<tb> interm. <SEP> interm. <SEP> FeO
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<tb> Quant. <SEP> Temp. <SEP> 0,2 <SEP> 0,3 <SEP> 1,0 <SEP> 3,0 <SEP> 5,0
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9
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<tb> 400 <SEP> 42,1 <SEP> 700
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3 <SEP> 20 <SEP> 700 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb> 16 <SEP> 300 <SEP> 450 <SEP> 52,4 <SEP> 20 <SEP> 700 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb> 17 <SEP> 550 <SEP> # <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
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<tb> 1 <SEP> 20 <SEP> 400 <SEP> 42,1 <SEP> 750 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
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<tb> B* <SEP> 20
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<tb> 2 <SEP> 500 <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> x
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<tb>
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<tb> 4 <SEP> 300 <SEP> 54,1 <SEP> 700 <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> x
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<tb> 400
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<tb> 5 <SEP> 400 <SEP> 400 <SEP> 63,
1 <SEP> 600 <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> x <SEP> x
<tb>
<Desc/Clms Page number 16>
EMI16.1
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 1 <SEP> 500 <SEP> # <SEP> 65,7 <SEP> 1 <SEP> 500 <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb>
(A*: Exemples selon l'invention) (B*: Exemples comparatifs)
Ainsi qu'on peut le voir dans le tableau 2 ci-dessus, dans le cas des exemples 1 - 17 selon l'invention, si la température du traitement thermique de réduction est de 550 C, les niveaux de l'adhérence du revêtement sont étroitement liés à la teneur en AI dans le bain de zinc. Cela signifie que lorsque la température du traitement thermique de réduction est de 550 C, si la teneur en AI est de 0,2 % en poids, l'adhérence du revêtement peut être imparfaite.
Cependant, si la teneur en AI est de 0,3 - 5,0 % en poids, tous les échantillons montrent une adhérence supérieure du revêtement. La raison en est la suivante. En effet, l'AI fondu forme un composé de Fe-AI ou des composés de Fe-Zn-AI à la frontière entre la structure matricielle et la couche de calamine, pour rapidement former un mince film d'alliage. Ainsi, la formation de composés de Fe-Zn très fragiles est inhibée. Cette action s'accentue encore lorsque la teneur en AI est augmentée à 0,3 % en poids, avec pour résultat que la plage du traitement thermique de réduction peut être prolongée vers la limite inférieure.
< Exemple 3 >
Pour fabriquer des tôles d'acier galvanisé laminées à chaud présentant une teneur en Si de 0,1 % en poids ou davantage selon la présente invention, on lamine à chaud une tôle présentant la composition du tableau 3. On les soumet ensuite à un refroidissement rapide intermédiaire à un taux de refroidissement de 20 C/min, dans une plage de température de refroidissement rapide intermédiaire de 200 - 500 C, pour obtenir ainsi des tôles d'acier présentant différents composants de wüstite.
Tableau 3
EMI16.2
<tb> Class. <SEP> C <SEP> Mn <SEP> Si <SEP> P <SEP> S <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Cu <SEP> AI <SEP> sol.
<tb>
<tb>
Acier <SEP> 0,092 <SEP> 0,39 <SEP> 0,35 <SEP> 0,81 <SEP> 0,006 <SEP> 0,042 <SEP> 0,016 <SEP> 0,27 <SEP> 0,029
<tb>
<tb> Si-C
<tb>
Ensuite, les tôles d'acier laminées à chaud contenant du Si ainsi
<Desc/Clms Page number 17>
obtenues (SPA-H) sont façonnées à une taille de 100 mm x 200 mm x 1,2 mm. On réduit ensuite la calamine en utilisant un simulateur de revêtement (fabriqué par la société Rhesca) sous une concentration d'hydrogène de 30 %, à une température du traitement thermique de réduction de 550 - 850 C. Après la réduction, les tôles d'acier sont immergées dans un bain de zinc qui est maintenu à 450 C et qui présente une teneur en AI de 0,2 % en poids, pour réaliser l'immersion à chaud. On mesure ensuite l'adhérence du revêtement et les résultats de mesure sont présentés dans le tableau 4 ci-dessous.
Pour mesurer l'adhérence du revêtement, on exécute des essais de flexion à 180 C en utilisant un testeur de flexion. Ensuite, on attache un ruban sur chaque tôle d'acier et on l'enlève en le tirant. Pendant l'enlèvement du ruban, on peut évaluer le degré de pelage de la couche de revêtement. Dans le tableau 4 ci-dessous, x désigne un pelage complet, et o indique une bonne adhérence.
Ainsi qu'on le montre dans le tableau 4, les exemples 1 - 6 selon l'invention présentent une adhérence supérieure du revêtement dans les conditions données de traitement thermique de réduction. En d'autres termes, ainsi qu'on l'a montré dans la photographie de la microstructure du revêtement de la figure 5, l'AI fondu du bain de zinc réagit avec les composés de fayalite qui sont présents à la frontière entre la structure matricielle et la couche de calamine, pour former des composés de Fe-AI- Zn-Si, en accouplant ainsi fermement la couche de revêtement à la structure matricielle.
Tableau 4
EMI17.1
<tb> Classif. <SEP> Taux <SEP> de <SEP> Temp. <SEP> de <SEP> Conditions <SEP> de <SEP> Résist <SEP> en <SEP> Adhérence
<tb>
<tb> refroid. <SEP> refroid. <SEP> traitement <SEP> thermique <SEP> traction <SEP> du
<tb>
<tb>
<tb> rapide <SEP> rapide <SEP> (kg/mm2) <SEP> revêtement
<tb>
<tb>
<tb> interm <SEP> interm
<tb>
<tb>
<tb> ( C/min.) <SEP> ( C)
<tb>
<tb>
<tb> Conc <SEP> Temp.
<SEP> Durée
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> H2 <SEP> de <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> (%) <SEP> réd <SEP> réd
<tb>
<tb> ( C) <SEP> (s)
<tb>
<Desc/Clms Page number 18>
EMI18.1
<tb> 1 <SEP> 500 <SEP> 60 <SEP> 50,9 <SEP> 0
<tb> 650
<tb>
<tb> A*
<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> 30
<tb> 2 <SEP> 400 <SEP> 250 <SEP> 50,1 <SEP> 0
<tb> 3 <SEP> 300 <SEP> 400 <SEP> 49,8 <SEP> 0
<tb> 4 <SEP> 500 <SEP> 60 <SEP> 50,5 <SEP> 0
<tb> 750
<tb> 5 <SEP> 400 <SEP> 250 <SEP> 49,5 <SEP> 0
<tb> 6 <SEP> 300 <SEP> 400 <SEP> 49,2 <SEP> 0
<tb> 1 <SEP> 500 <SEP> 60 <SEP> 51,3 <SEP> x
<tb> 550
<tb>
<tb> B*
<tb> 2 <SEP> 400 <SEP> 120 <SEP> 50,8 <SEP> x
<tb> 3 <SEP> 300 <SEP> 250 <SEP> 50,9 <SEP> x
<tb> 4 <SEP> 400 <SEP> 400 <SEP> 50,6 <SEP> x
<tb> 5 <SEP> 200 <SEP> 650 <SEP> 400 <SEP> 50,1 <SEP> x
<tb> 6 <SEP> 300 <SEP> 850 <SEP> 400 <SEP> 47,5 <SEP> o
<tb>
(A*: Exemples selon l'invention) (B*:
Exemples comparatifs)
En même temps, dans les exemples comparatifs 1 - 4, la température du traitement thermique de réduction descend jusqu'à 550 C et par conséquent la calamine ne peut être réduite suffisamment, avec pour résultat que l'adhérence du revêtement est dégradée.
Dans l'exemple comparatif 5, la température du traitement thermique de réduction est correctement de 650 C, mais la température de refroidissement rapide intermédiaire descend jusqu'à 200 C avec pour résultat que la wüstite dans la composition de la calamine représente moins de 20 %. Par conséquent, dans les conditions de réduction données, la calamine ne peut être réduite suffisamment, ce qui dégrade l'adhérence du revêtement.
L'exemple comparatif 6 montre une bonne adhérence du revêtement, mais la température du traitement thermique de réduction monte jusqu'à 850 C avec pour résultat que la résistance en traction est dégradée, comme présenté dans le tableau 4 plus haut.
Selon la présente invention que l'on vient de décrire, la composition de la calamine de la tôle d'acier laminée à chaud est contrôlée de telle sorte
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que la quantité de wüstite soit de 20 % ou plus, et la teneur en AI dans le bain de zinc est optimisée. Cela permet d'augmenter considérablement la productivité et l'adhérence du revêtement.