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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article M7860 intitulé « Métallurgie du laminage à chaud » paru en 2000, rédigé par Pascal FABRÈGUE.
RÉSUMÉ
Cet article décrit les principaux mécanismes métallurgiques se produisant lors de la déformation à chaud des aciers. Ce procédé est une étape indispensable dans la production sidérurgique. Outre l’obtention des caractéristiques géométriques des produits, il permet également un contrôle de la microstructure, afin d’ajuster les propriétés finales des aciers. Des exemples d’application sont donnés pour illustrer ces différents aspects, d’un point de vue de la modélisation ou du développement de nouveaux aciers.
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This paper describes major metallurgical mechanisms occurring during steel high temperature deformation. This hot-rolling processing step is necessary in steel production. Beyond the definition of product geometrical characteristics, it indeed ensures a microstructure control that enables final properties adjustment. Application examples are finally given, covering modeling and product development perspectives.
Auteur(s)
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Astrid PERLADE : Responsable du service « Metallurgy of ThermoMechanical Treatments » - ArcelorMittal Global R&D, Maizières-lès-Metz, France
-
Thierry IUNG : Responsable du département « Metallurgy, Prospects and Manufacturing » - Expert - ArcelorMittal Global R&D, Maizières-lès-Metz, France
INTRODUCTION
Quelle que soit leur utilisation finale, les produits sidérurgiques subissent, au cours de leur fabrication, au moins une étape de mise en forme à chaud, le plus souvent dissociée de la phase d’élaboration. La vocation initiale de cette phase de mise en forme – le laminage – est l’obtention de caractéristiques géométriques données. Des études menées depuis plus de quarante ans par de nombreuses équipes (IRSID, McGill University, Sheffield University…) ont montré qu’au cours du laminage (sous-entendu le réchauffage, le laminage proprement dit et le refroidissement jusqu’à la température ambiante), la structure métallurgique de l’acier évolue en permanence. Ces travaux ont en outre permis de cerner les phénomènes métallurgiques mis en jeu et de déterminer les paramètres (mécaniques, thermiques ou compositionnels) qui les contrôlent. Dès lors, en jouant sur ces différents paramètres dans le respect des contraintes imposées par les outils industriels, il est théoriquement possible de modifier la structure et, donc, les propriétés finales du produit. De ce fait, le laminage devient un outil de traitement thermomécanique. Il est important de noter que l’optimisation des schémas de laminage est également importante pour les produits qui subissent ultérieurement des étapes de mise en forme à froid (tôles pour l’automobile, tôles pour boîtes de boisson, tôles électriques…).
Dans cet article, nous décrivons les différentes phases du laminage et étudions les mécanismes physiques mis en jeu et les moyens de les exploiter ou, au contraire, de les inhiber. Quelques exemples d’application sont présentés pour illustrer ces différents aspects, d’un point de vue de la modélisation ou du développement de nouveaux aciers.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles et des notations utilisés.
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KEYWORDS
metallurgy | austenite | hot rolling | recrystallisation
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2000 par Pascal FABRÈGUE
DOI (Digital Object Identifier)
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Glossaire
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5. Conclusion
Les mécanismes métallurgiques intervenant au cours du laminage à chaud ont été décrits dans ce texte. Leur compréhension a permis d’optimiser cette étape de la fabrication des produits longs et des produits plats, ou de justifier a posteriori des choix et pratiques appliqués ; le laminage à chaud est un traitement thermomécanique.
Néanmoins, la configuration des outils industriels n’autorise pas une exploitation totale de ces différents mécanismes. C’est le cas pour le réchauffage des brames où des contraintes de programmation (lits de brames) génèrent des écarts entre le réalisable et l’idéal. C’est encore vrai au cours de l’étape de laminage (déformations) pour laquelle le seul paramètre « température » peut être en partie adaptable alors que nous avons démontré l’importance du paramètre « déformation ». C’est d’autant plus regrettable que, pour ces deux exemples, les simulations en laboratoire (en torsion et sur laminoir pilote) ont permis d’établir des modèles physiques qui conduisent à des prédictions assez précises de l’évolution structurale de l’acier à haute température.
Le cas de la phase de refroidissement sur la table de sortie est assez différent. Certes, ici encore, les configurations des lignes manquent de flexibilité. Mais, la complexité des mécanismes et les interactions fortes entre les aspects thermiques et métallurgiques font qu’une modélisation physique avancée est souhaitable. Les exemples apportés montrent que les modèles prédictifs sont d’ores et déjà relativement précis, et permettent un contrôle efficace de la table d’arrosage et des microstructures produites.
D’un point de vue industriel, la compréhension et la modélisation des mécanismes mis en jeu ont un impact considérable. Ainsi, la modélisation est de plus en plus souvent utilisée pour estimer l’impact de la variation d’un paramètre (thermique, mécanique ou chimique) sur les structures et les propriétés finales ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VAN BOHEMEN (S.) - Bainite and martensite start temperature calculated with exponential carbon dependence. - Mater.Sci.Technol. 28, p. 489 (2012).
-
(2) - GOLDSCHMIDT (H.) - Interstitial alloys (Composés interstitiels). - Butterworths, Londres, 632 p. (1967)
-
(3) - Strukturbericht – Zeitschrift für Kristallographie, Akademisch Verlagsgesellschaft. - Leipzig (1939).
-
(4) - VILARS (P.), CALVERT (L.D.) - Pearson’s handbook of cristallographic data for intermetallic phases (Manuel de données cristallographiques des phases intermétalliques). - 4 vol., American Society for Metals (1991).
-
(5) - IRVINE (K.J.), PICKERING (F.B.), GLADMAN (T.) - * - . – JISI 205, p. 161 (1967).
-
(6) - LESLIE et al - * - ....
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Alliance des Minerais, Matériaux et Metaux
Office technique pour l’utilisation de l’acier (Construire Acier)
HAUT DE PAGE1.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Laboratoires universitaires français actifs en métallurgie
https://www.rnm-metallurgie.fr/
Centres de recherche ArcelorMittal
http://corporate.arcelormittal.com/what-we-do/research-and-development/research-centres
Recherche et développement APERAM
Recherche et développement Aubert&Duval
HAUT DE PAGE
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