Procédé de fabrication d'acier émaillé Le procédé utilisé habituellement pour former un émail vitreux sur de la tôle d'acier comprend l'appli cation d'au moins deux couches. Il est essentiel que l'émail adhère bien à l'acier, et les seules frittes ad hérant bien à l'acier doux normal sont celles conte nant du cobalt. Par conséquent, la couche présente une coloration bleu sombre, et si d'autres teintes, telles que le blanc, sont désirées pour l'émail terminé, il faut appliquer une seconde couche d'émail.
On a recherché pendant de nombreuses années un procédé d'émaillage à couche unique permettant d'appliquer directement sur le métal un émail de n'importe quelle couleur désirée, par exemple l'émail blanc des ustensiles ménagers, en donnant un revête ment fortement adhérant et sans défauts.
Bien qu'une adhérence satisfaisante puisse être obtenue entre une couche blanche normale et un acier à émailler conventionnel par la technique bien connue du nickelage chimique, la surface est forte ment altérée. De nombreuses imperfections pro viennent de la présence de crasses à la surface de l'acier à la fin de l'opération de décapage. Ces Gras ses peuvent être de petites particules de carbure ou même des cristallites de fer presque pur. Pendant la cuisson de l'émail, les crasses réagissent souvent dans les conditions d'oxydation et d'ébullition qui pré valent, ou elles restent simplement à la surface ou en suspension dans la couche d'émail. Des défauts peu vent résulter de ces deux processus.
Dans d'autres tentatives en vue d'atteindre le ré sultat désiré, on a modifié l'acier de façon à lier ou stabiliser le carbone par inclusion d'un élément allié tel que le titane, afin d'éliminer la réaction entre le carbone de l'acier et l'émail pendant la cuisson. Ce pendant, ces aciers sont coûteux à produire car, en dehors de l'emploi d'éléments entrant en alliage de prix élevé, l'acier doit être tué<B> </B> en raison de l'affi nité de l'élément d'alliage pour l'oxygène.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'acier émaillé, caractérisé par le fait que de la tôle d'acier est décarburée à une température supérieure à 5000 C jusqu'à ce que sa teneur en car bone ne dépasse pas 0,006 0/0, puis est émaillée par revêtement en couche unique. Au-dessous de 5000 C, la décarburation s'effectue trop lentement pour les besoins pratiques, mais la vitesse de décarburation est pleinement satisfaisante à une température com prise entre 600 et 900,1 C. L'acier est de préférence décarburé dans une atmosphère consistant en un mé lange d'hydrogène et de vapeur d'eau, avec ou sans gaz inerte diluant.
La composition du gaz décarbu rant (par exemple le rapport des pressions partielles de l'hydrogène et de la vapeur d'eau) est de préfé rence choisie de façon que l'acier ne soit pas oxydé dans une mesure appréciable pendant la décarbura tion.
L'acier est complètement recuit au cours de la décarburation, et il peut être durci par laminage à froid, par exemple en réduisant l'épaisseur de la tôle de 1-2,5 %. Ensuite, la tôle d'acier est prête pour un traitement d'émaillage à couche unique.
L'acier à décarburer peut être de composition conventionnelle, par exemple contenant au plus 0,07 % de carbone, 0,035% de soufre, 0,02 % de phosphore et 0,01% de silicium, avec de 0,3 à 0,
4 '% de manganèse.
<I>Exemple</I> On place sur la sole d'un four de traitement thermique des tôles d'acier non recuit de 1 mm d'épaisseur, de la composition indiquée ci-dessus et obtenues par laminage à froid de tôle laminée à chaud de 2 mm d'épaisseur, en supportant les tôles verticalement dans un râtelier rainuré, de façon à ménager un espace entre les tôles adjacentes, per mettant un accès libre de l'atmosphère du four sur la surface des tôles.
Le couvercle du four est mis en place et l'acier est recuit à 700o C pendant 12 h dans une atmosphère consistant en 85 % d'azote, 15 % d'hydrogène et avec un point de rosée d'environ 26 C.
Après refroidissement à 150 C, on retire le cou vercle du four et on lamine à froid la tôle recuite de façon à en réduire l'épaisseur de 1 0/0.
Les propriétés mécaniques et la teneur en car bone de l'acier ainsi décarburé sont les suivantes
EMI0002.0013
Teneur <SEP> en <SEP> carbone, <SEP> % <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,003
<tb> Epaisseur <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,0
<tb> Limite <SEP> d'élasticité, <SEP> kg/mm2 <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 20,5
<tb> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction, <SEP> kg/mm= <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 30,5
<tb> Elongation, <SEP> 0/0 <SEP> sur <SEP> 20,3 <SEP> cm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 33
<tb> Elongation, <SEP> /o <SEP> sur <SEP> 5,1 <SEP> cm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 52
<tb> Elongation <SEP> à <SEP> la <SEP> limite <SEP> d'élasticité, <SEP> 0l0 <SEP> . <SEP> .
<SEP> 0,8
<tb> Indice <SEP> de <SEP> la <SEP> coupelle <SEP> d'OIsen, <SEP> mm <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>10,3</B>
<tb> Dureté <SEP> (pyramide <SEP> Vickers, <SEP> 5 <SEP> kg) <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 77
<tb> Grosseur <SEP> de <SEP> grains <SEP> ASTM, <SEP> coeur <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> No <SEP> 9
<tb> bord <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> Nos <SEP> 8-9 Avant l'émaillage, on applique sur l'acier une couche de nickel par voie chimique.
A cet effet, on dégraisse l'acier dans un bain de nettoyage alcalin à 70 C, on le décape dans de l'acide sulfurique à 70 75 C pendant 15 min, on applique la couche de nickel par immersion de la tôle dans une solution aqueuse contenant 13,0g NiSO, . 6H,0 et 1,6 g H.;BO;; par litre, maintenue à une température de 70-75 C et à un pH de 3,0-4,0, de manière à ob tenir une densité de surface du nickel de 13,5- 24,2 mg/dm= de surface. Ensuite, on applique l'émail.
Les émaux opacifiés au titane sont préférés et peu vent être appliqués en quantité donnant après cuis son une épaisseur de 0,089-0,127 mm. L'émail est cuit de la manière habituelle. Dans le procédé selon l'invention, la réaction entre le carbone et l'émail est supprimée grâce à l'abaissement de la teneur en carbone à une valeur négligeable. La formation de crasses carbonées au cours du décapage est pratiquement éliminée. Comme les tôles peuvent être produites à partir de tôles d'acier effervescent, les frais associés au lingot d'acier tué<B> </B> sont évités.
Le procédé selon l'invention donne un revête ment dont l'épaisseur est d'un tiers à la moitié de celle des procédés conventionnels à deux couches. On sait que les revêtements minces sont très résis tants aux chocs, qui se produisent par exemple lors de l'expédition des cuisinières, etc. Le procédé d'émaillage est plus économique du fait que la pré paration, l'application et la cuisson de sous-couches est inutile.
Method of Making Enameled Steel The process commonly used to form vitreous enamel on sheet steel involves the application of at least two coats. It is essential that the enamel adhere well to the steel, and the only frits that adhere well to normal mild steel are those containing cobalt. As a result, the coat exhibits a dark blue coloration, and if other shades, such as white, are desired for the finished enamel, a second coat of enamel should be applied.
A single-layer enamelling process has been researched for many years which allows an enamel of any desired color to be applied directly to the metal, for example the white enamel of household utensils, giving a highly adherent coating. and flawless.
Although a satisfactory adhesion can be obtained between a normal white layer and a conventional enamelling steel by the well known technique of chemical nickel plating, the surface is strongly damaged. Many imperfections come from the presence of dross on the surface of the steel at the end of the pickling operation. These Fats can be small particles of carbide or even crystallites of almost pure iron. During the firing of the enamel, the dross often reacts under the prevailing oxidation and boiling conditions, or it simply remains on the surface or suspended in the enamel layer. Faults can result from these two processes.
In other attempts to achieve the desired result, the steel has been modified to bind or stabilize carbon by including an alloyed element such as titanium, in order to eliminate the reaction between carbon. steel and enamel during firing. However, these steels are expensive to produce because, apart from the use of high-cost alloying input elements, the steel must be killed <B> </B> due to the affi nity of the alloying element for oxygen.
The present invention relates to a process for manufacturing enamelled steel, characterized in that the steel sheet is decarburized at a temperature above 5000 C until its carbon content does not exceed 0.006 0 / 0, then is enameled by single layer coating. Below 5000 C, the decarburization proceeds too slowly for practical purposes, but the rate of decarburization is fully satisfactory at a temperature between 600 and 900.1 C. The steel is preferably decarburized in an atmosphere. consisting of a mixture of hydrogen and water vapor, with or without diluting inert gas.
The composition of the decarburizing gas (eg, the ratio of the partial pressures of hydrogen and water vapor) is preferably chosen so that the steel is not oxidized to any appreciable extent during the decarburization.
The steel is completely annealed during decarburization, and it can be hardened by cold rolling, for example by reducing the thickness of the sheet by 1-2.5%. Then the steel sheet is ready for single layer enamel treatment.
The steel to be decarburized can be of conventional composition, for example containing at most 0.07% carbon, 0.035% sulfur, 0.02% phosphorus and 0.01% silicon, with 0.3 to 0,
4% manganese.
<I> Example </I> Unannealed steel sheets 1 mm thick, of the composition indicated above and obtained by cold rolling of rolled sheet, are placed on the bottom of a heat treatment furnace 2 mm thick hot, supporting the sheets vertically in a grooved rack, so as to leave a space between the adjacent sheets, allowing free access of the furnace atmosphere to the surface of the sheets.
The furnace cover is put in place and the steel is annealed at 700o C for 12 hrs in an atmosphere consisting of 85% nitrogen, 15% hydrogen and with a dew point of about 26 C.
After cooling to 150 ° C., the cover is removed from the oven and the annealed sheet is cold rolled so as to reduce its thickness by 1 0/0.
The mechanical properties and the carbon content of the steel thus decarbonized are as follows
EMI0002.0013
Carbon <SEP> content, <SEP>% <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 0.003
<tb> Thickness <SEP> mm <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 1.0
<tb> Yield strength <SEP>, <SEP> kg / mm2 <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 20.5
<tb> Resistance <SEP> to <SEP> the <SEP> traction, <SEP> kg / mm = <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 30.5
<tb> Elongation, <SEP> 0/0 <SEP> on <SEP> 20.3 <SEP> cm <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 33
<tb> Elongation, <SEP> / o <SEP> on <SEP> 5.1 <SEP> cm <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 52
<tb> Elongation <SEP> at <SEP> the <SEP> limit <SEP> of elasticity, <SEP> 0l0 <SEP>. <SEP>.
<SEP> 0.8
<tb> Index <SEP> of <SEP> the <SEP> cup <SEP> from OIsen, <SEP> mm <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> <B> 10.3 </B>
<tb> Hardness <SEP> (pyramid <SEP> Vickers, <SEP> 5 <SEP> kg) <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> 77
<tb> <SEP> grain size <SEP> ASTM <SEP>, <SEP> core <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> No <SEP> 9
<tb> edge <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP>. <SEP> Nos <SEP> 8-9 Before enamelling, a layer of nickel is chemically applied to the steel.
For this purpose, the steel is degreased in an alkaline cleaning bath at 70 C, it is pickled in sulfuric acid at 70 75 C for 15 min, the nickel layer is applied by immersing the sheet in a solution aqueous containing 13.0g NiSO,. 6H, 0 and 1.6 g H .; BO ;; per liter, maintained at a temperature of 70-75 C and at a pH of 3.0-4.0, so as to obtain a surface density of nickel of 13.5- 24.2 mg / dm = surface area . Then we apply the enamel.
The enamels opacified with titanium are preferred and can be applied in a quantity giving, after firing, a thickness of 0.089-0.127 mm. The enamel is baked in the usual way. In the process according to the invention, the reaction between the carbon and the enamel is suppressed by lowering the carbon content to a negligible value. The formation of carbonaceous dross during pickling is practically eliminated. Since the plate can be produced from effervescent steel plate, the expense associated with the slaughtered steel ingot is avoided.
The process according to the invention gives a coating the thickness of which is one third to one half of that of conventional two-layer processes. It is known that thin coatings are very resistant to impacts, which occur, for example, during the shipment of cookers, etc. The enamelling process is more economical because the preparation, application and firing of undercoats is unnecessary.