LU82858A1 - Procede de fabrication de lamines en acier presentant une bonne soudabilite,haute limite d'elasticite et une resilience a tres basses temperatures - Google Patents
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Description
. n s si _ «Demande de brevet /.¾ de Jh lÛJû.........Û « Dé^ti^Éon de l’Inventeur (1) Le soussigné ARBED S.A. ................„ .......................................................................................
Avenue de ïa Liberté , LUXEMBOURG
agissant en qualité de déposant — de mandataire du déposant — f) ..............................................................................................................................................................................................................
(3) de l’invention concernant :
Procédé de fabrication de laminés en acier présentant une bonne soudabilité, haute limite d'élasticité et une résilience à très basses températures.
désigné comme inventeur(s) : 1. Nom et prénoms SÇHUMMEr Arthur.....................................................................................................................
8 rue de la Tuillerie, ESCH/ALZETTE
Adresse .........................................................................................................................................................................................
2. Nom et prénoms ..............................................................................-............................................
. , 16 rue Henri Tudor, BELVAUX
Adresse ..............................................................................’............................................................................................................
3. Nom et prénoms LE SSE L Guy..................................................................................................................................
AJ 31 rue Wurth Paquet, ESCH/ALZETTE
Adresse ...................................................................................................................................................................................
Il affirme la sincérité des indications susmentionnées et déclare en assumer l’entière responsabilité.
4. BECK Jean-Paul , 82 Bd. Kennedy , ESCH/ALZETTE
5. FRANTZ Armand , 84 rue des Aubépines , LUXEMBOURG
Luxembourg le 15 octobre 19 80 ..
’ .............................. jPügmms
Adm;r:ÎE!rr1'· —'e '' Service________—technique et Breveté E. Frieden J. Nepper (signature) A 68026_____ p) Nom, prénoms, firme, adresse.
»0\ « I____»______1_____J.. J
», A 631
Demande de brevet . Déposant : ARBED S.A.
Avenue de la Liberté LUXEMBOURG
Procédé de fabrication de laminés en acier présentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasticité et une résilience à très basses températures._ 1 - 1 -v
Procédé de fabrication de lamines en acier présentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasticité et une résilience a très basses températures.
5 La présente invention concerne un procédé de fabrication de laminés en acier, notamment de ronds à béton,présentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasticité, ainsi qu'une résilience à très basses températures.
10 Les ronds à béton de fabrication courante avec une limite d'élasticité supérieure de 4oo N/mm présentent une très faible ténacité. Ainsi leur température de transition po-ur l'essai de résilience Charpy V à 35 J/cm est de l'ordre de +2o°C. Ces produits n'offrent donc qu'une faible 15 résistance à la rupture fragile à basses températures.
La spécification consistant en une résilience Charpy V
2 o à 35 J/cni et ä des températures de l'ordre de -196°C n'était pas requise dans le passé, en rapport avec des laminés en PO · acier comme les ronds à béton. Or, l'évolution récente de la technologie de fabrication et surtout du stockage de gaz , liquéfiés a conduit à la nécessité de disposer de laminés en acier résistant au froid intense. Ainsi il est prévu pour . des raisons de sécurité de munir les réservoirs de stockage 25 de gaz liquéfiés d'une enveloppe en béton armé èn analogie aux mesures de sécurité appliquées dans le domaine des réacteurs nucléaires.
Les ronds à béton prévus pour constituer l'armature d'enve- 30 „ .
loppes de réservoirs ä gaz liquéfiés qui se trouvent à des températures de -5o°C à -196°C doivent présenter en plus d'une résilience adéquate à coeur une soudabilité satisfaisante, ce qui implique des teneurs en carboné inférieures « à o,2 % Or, les ronds crénelés connus qui présentent o,16 - 35 . _ .
o,2 % C, sont fabriques par torsadage à froid, ce qui leur - 2 - confère une limite d'élasticité satisfaisante mais ce qui entraîne d'autre part une ténacité faible, surtout à basses températures.
5 On a donc essayé p.ex. de combiner, lors de la fabrication de ronds à béton, une limitation de la teneur en carbone à o,2o % avec un traitement comprenant un refroidissement intense de surface à la sortie du laminoir, ainsi qu'un autorevenu, ce qui a permis d'obtenir des ronds à béton ^ soudables et tenaces. De tels crénelés peuvent arriver à des températures de transition Charpy V - 35 J/cm de l'ordre de -5o°C.
Par ailleurs on a constaté qu'un rond à béton fabriqué ^ à partir d'un acier à 9 % Ni, ayant subi une double nor malisation suivie d'un revenu, ou bien une trempe suivie d'un 2 revenu, présente une résilience Charpy V-35 J/cm minimum à - 196°C.
Le but de l'invention consiste donc à proposer un procédé de fabrication de laminés répondant aux critères prémentionnés, de préférence à partir d'un acier contenant un minimum d'éléments d'alliage coûteux, réduisant ainsi le prix de revient des laminés produits.
25
Ce but est atteint par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé en ce que l'on utilise un acier titrant au maximum o,16 % C, 2,o % Mn, o,55 % Si, et o,o3 % Al au minimum, ainsi qu'éventuellement jusqu'à o,o5 % Nb, o,l % V et lo % Ni, laminé dans des conditions normales ou de pré- 30 . . „ fércnce ayant subi un laminage thermomécanique, et traite . thermiquement dans les conditions suivantes: - Les barres ainsi obtenues sont réchauffées en 2e.chaude jusqu'à la température d'austénitisation de façon à garan- 35 tir une vitesse de réchauffage suffisante pour obtenir un nombre élevé de germes, en vue d'un affinage du grain.
Le temps de maintien à la température d'austénitisation doit être très court pour éviter une réduction du nombre des 40 germes et un grossissement du grain.
- 3 - L'acier subit' ensuite un refroidissement énergique en surface de sorte à obtenir à coeur du produit une structure en ferrite et perlite à grain très fin.
5 La chaleur conservée à coeur dti produit est suffisante pour réchauffer après le refroidissement précité, la zone superficielle trempée par suite du refroidissement énergique de sorte à lui conférer un revenu et former de la •r — martensite revenue.
10
Le refroidissement rapide de la barre après le traitement précité permet d'autre part d'éviter à coeur une recristallisation des grains.
15
Le but du traitement thermique faisant l'objet de cette invention est l'obtention d'un grain extrêmement fin pour garantir une haute limite d'élasticité et une bonne résilience à très basse température.
20
Vu qu'un grain très fin est recherché il est préférable d'utiliser un acier qui à l'état brut de laminage présente déjà une structure à grain fin.
25 Un traitement thermique suivant l'invention est réalisable % en mettant par exemple en continu une installation de ré- · chauffage rapide par induction suivie d'une rampe de re-- froidissement (voir annexe 1). Il est également possible de faire consécutivement plusieurs cycles thermiques de ce genre, 30 L'idée qui est à la base de la présente invention consiste donc à combiner les effets bénéfiques réalisables séparément grâce au choix judicieux des éléments chimiques incorporés en des teneurs déterminées à l'acier avec les effets d'un trai-tement thermique particulier.
- 4 -
Il importe de souligner que le traitement thermique particulier qui fait partie de l'invention vise l'obtention d'une structure à grain extrêmement fin à coeur du produit, étant donné que la résilience à très basses températures 5 doit être garantie à coeur du produit.
La composition chimique de l'acier utilisé est choisie suivant les expériences recueillies au cours de nombreux essais qui ont révëlé’que la teneur en carbone sera 1 fi u d'autant plus basse que l'on vise une température de transi tion plus basse.
On limite p.ex. le carbone préférentiellement a o,o8 % max. pour une température de transition Charpy V-35 J/cm à -14o°C.
15
Une teneur en manganèse de l'ordre de 1,7 % confère la résistance voulue à l'acier tout en améliorant sa ténacité, tandis que o,3 % de silicium sont ajoutés pour renforcer la résistance.
20
On calme l'acier grain fin à l'aluminium pour améliorer la soudabilité et diminuer considérablement la tendance au vieillissement. L'affinage du grain relève par ailleurs la limite d'élasticité, ainsi que la ténacité.
25 * Le niobium et/ou le vanadium peuvent éventuellement être ajoutés pour garantir une limite d'élasticité élevée, surtout en cas de gros diamètres.
30
Le nickel est ajouté pour garantir des températures de transition inférieures à -14o°C. Pour une résilience Charpy V-35 J/cm ä ~196°C, la teneur en Ni est comprise entre 5 et lo %.
Suivant l'invention le produit est soumis après laminage à un traitement thermique particulier ayant pour but l'affinage du grain.
35 - 5 -
Le traitement de refroidissement à la sortie du laminoir consiste suivant l'invention en un refroidissement énergique de la surface du produit.
5 Les avantages du procédé suivant l'invention résultent de manière claire des six expériences décrites par la suite: 1. Un acier naturellement dur pour ronds à béton 10 (C = o,35 7o environ) mena à des caractéristiques de traction satisfaisantes, dont notamment une limite d'élasticité dépassant 4oo MPa.
Cependant la température de transition pour l'essai 2 15 Charpy V à un niveau d'énergie de 35 J/cm était de + 2o°C. Cet acier ne présenta aucune ténacité à basse température. Sa soudabilité fut médiocre.
2. Un acier à teneur en carbone limitée à o,18 %, qui 20 subit le traitement suivant l'invention, offrit égale ment des caractéristiques de traction satisfaisantes.
Une nette amélioration par rapport à l'exemple 1 fut constatée du point de vue allongement et notamment de la température de transition, qui descendit à -65°C.
25 L'acier s'avéra être soudable.
3. La mise en oeuvre d'un acier accusant la composition chimique déterminée dans la présente demande, mais sans application du traitement suivant l'invention, 3° mena à des caractéristiques mécaniques insuffisantes du point de vue limite d'élasticité et résistance. L'allongement fut élevé. La température de transition, même sans traitement se situe cependant déjà au même niveau que celle de l'exemple 2, où le traitement ^ suivant l'invention a été appliqué.
« - 6 - 4. La combinaison de la composition chimique et du traitement thermique suivant l'invention permirent d'arriver à une double amélioration, à savoir 5 - des caractéristiques mécaniques satisfaisantes et un allongement élevé - une température de transition descendant à une température très basse (-*-14o0C) .
10 5. Un acier à 9 % Ni, à l'état de laminage à chaud réalise v « 2 o une température de transition Charpy V - 35 J/cm à ~5o C.
6. Le même acier à 9 % Ni, dont la résilience à - 196°C n'est 15 normalement réalisable qu'à l'aide d'un traitement ther mique onéreux (double normalisation + revenu ou trempe + revenu), permit d'arriver à une température de transition de -196°C lorsqu'on appliqua le traitement thermique préconisé .
20
Les six exemples sont repris dans le tableau en annexe 2 de manière succinte.
Bien que la présente description soit axée sur la production 25 de ronds à béton, le procédé suivant l'invention peut tout aussi bien être appliqué à d'autres aciers marchands tels que ronds lisses, plats, carrés, cornières, aux profilés et aux tôles, du moment que l'on désire combiner les propriétés de soudabilité, de haute limite élastique et de résilience 30 à températures très basses dans un même produit.
Claims (3)
1. Procédé de fabrication de laminés en acier, notamment de ronds ä béton, présentant une bonne soudabilité, une haute limite d'élasticité, ainsi qu'une résilience à très basses températures, caractérisé en ce que l'on utilise un acier titrant au 5 maximum 0,16 % C, 2,0 Mn et 0,03 % Al au minimum, ainsi qu'ë- ventuellement jusqu'à 0,55 % Si, 0,05 % Nb, 0,1 % V et 10 % Ni qui subit un traitement thermique particulier pour obtenir un grain très fin, lequel traitement thermique consiste à réchauffer les laminés en 2ême chaude jusqu'à température d'austéniti-10 sation, à les maintenir à ladite température pendant un temps suffisamment court pour empêcher le grossissement du grain et à procéder à un refroidissement énergique en surface.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on 15 effectue le traitement particulier au moins deux fois de suite.
3. Procédé suivant les revendications 1-2, caractérisé en ce que l'on choisit une teneur en carbone d'autant plus basse que l'on 20 vise une température de transition plus basse. 1 Procédé suivant les revendications 1-3, caractérisé en ce que l'on choisit une teneur en nickel d'autant plus élevée que l'on vise une température de transition plus basse. «
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