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Auteur(s)
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Charles BRUN : Ingénieur de l’École des mines de Saint-Étienne - Ancien directeur scientifique Sollac
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Lire l’articleINTRODUCTION
La technique de recuit en continu est apparue en 1936 (ARMCO aux États-Unis ) pour la production de tôles laminées à froid galvanisées en continu par le procédé Sendzimir. Cette technique, qui permettait d’effectuer en même temps la préparation de la surface de la tôle et le recuit métallurgique, s’est développée rapidement à partir de 1950.
Le recuit continu a été également utilisé vers la même époque pour la bande mince laminée à froid étamée pour emballage dite « fer-blanc », puis pour les tôles pour applications électriques et pour les tôles en acier inoxydable austénitique à partir de 1960.
Pour ces produits, le recuit continu, en plus des avantages de fiabilité propres à tout procédé continu par suite de la suppression des régimes transitoires, était bien adapté à la réalisation des qualités spécifiées.
La première ligne de recuit continu pour tôle laminée à froid non revêtue a été mise en service en 1972 (Kimitsu Japon ) mais le procédé ne s’est développé qu’à partir de 1982. Ce développement tardif est dû à la fois à des problèmes techniques et métallurgiques :
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mise au point de lignes de recuit continu pour bandes minces en grande largeur ;
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réalisation des qualités équivalentes à celles spécifiées et réalisées en recuit en bobine en ce qui concerne l’aptitude à la mise en forme par emboutissage, et la sensibilité au vieillissement après mise en forme.
Le recuit en bobine de la tôle mince est un procédé lent :
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le cycle thermique dure environ 3 jours ;
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les temps de stockage entre les opérations séparées de parachèvement durent environ 4 jours.
Le recuit continu développé depuis 40 ans pour le recuit des fines épaisseurs destinées aux lignes d’étamage et pour le recuit avant galvanisation au trempé, (procédé Sendzimir), présente un cycle thermique court, 1 à 3 min.
L’extension de cette technique au recuit de la tôle mince présentait plusieurs avantages suivants.
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Possibilité d’effectuer en continu en 10 min environ les opérations de recuit, d’écrouissage final dit « skin pass », de parachèvement et le contrôle d’aspect avant expédition.
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Le déroulage de la bande sur une ligne de recuit continu permet d’effectuer un nettoyage de la surface de la bande avant recuit et, en conséquence, d’abaisser le carbone en surface après recuit en dessous de 3 mg par m2. Ce bas niveau de carbone en surface étant très favorable pour la qualité des traitements de surface ultérieurs.
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L’élimination des opérations séparées supprime des risques de détérioration par chocs ou rayures au cours des manutentions entre recuit et parachèvement.
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Le chauffage uniforme de toute la bande au cours du recuit continu est favorable pour l’homogénéité des caractéristiques mécaniques.
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La tension de la bande à température supérieure à 600 oC améliore la planéité.
Ces avantages sont cependant compensés par un coût d’investissement élevé et par les problèmes métallurgiques et techniques évoqués précédemment.
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Lignes de recuit continu
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1. Rappels métallurgiques
1.1 Métallurgie du recuit de la tôle mince pour emboutissage
Le laminage à froid de la tôle mince produit un durcissement par écrouissage du métal qui devient fragile et inapte à la mise en forme. Le recuit de recristallisation est donc effectué quasi systématiquement après laminage à froid.
La structure de l’acier écroui est caractérisée par la rotation et l’allongement des grains dans la direction de laminage et par une densité de dislocations croissante en fonction du taux d’écrouissage. Les particules de seconde phase et les inclusions peu ou pas ductiles sont brisées et alignées en chapelets séparés par des microfissures. L’énergie stockée dans les dislocations est motrice pour la recristallisation qui débute à une température d’autant plus basse que le taux de déformation à froid est plus élevé ; la vitesse de chauffage influe également sur la cinétique et sur la température de début de recristallisation ; enfin la précipitation sous forme de carbures ou de nitrures du carbone ou de l’azote en solution interstitielle influe sur la croissance des grains après recristallisation primaire. Le tableau 1 illustre ces mécanismes dans le cas classique du recuit d’un acier calmé à l’aluminium refroidi en bobine après laminage à chaud depuis une température inférieure à 600 oC et en conséquence contenant de l’azote en solution interstitielle.
1.2 Métallurgie des aciers calmés à l’aluminium recuits en continu
La précipitation de AIN au cours du laminage à chaud est nécessaire pour obtenir la croissance du grain des aciers calmés à l’aluminium, au cours du recuit de recristallisation en continu.
Cette précipitation est effectuée, pour les aciers calmés à l’aluminium, au cours d’un refroidissement lent en bobine après laminage à chaud entre 750 et 650 oC [1].
Pour les aciers recuits en continu, le carbone de la cémentite est remis en solution interstitielle au cours du chauffage. La précipitation du carbone au cours du refroidissement détermine la sensibilité au...
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Rappels métallurgiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GARCIA (J.), LEBON (A.) - Transformations et précipitations après laminage de tôles fines sur train continu à chaud. - Rapport final CECA no 7 210 KD/310.
-
(2) - HAMEL (G.) - Le procédé de Recuit Continu des tôles minces. - Cours CESSID 85 – 174.
-
(3) - MOULD (P.R.) - An overview of continuous annealing technology for steel sheet products. - Metallurgy of continuous annealed sheets, Conférences Proceedings AIME Dallas (1982).
-
(4) - TAKASHASHI (N.) et coll - Metallurgical basis to design a continuous annealing process for producing deep drawing steel sheet. - Metallurgy of continuous annealed sheets, Conférences Proceedings AIME Dallas (1982).
-
(5) - BRUN (C.) - Métallurgie du recuit continu. - CESSID, Session Laminage (1985).
-
(6) - ONO (S.), NOZOE (O.), SHIMOMURA (T.), MATSUDO (K.) - Effect...
ANNEXES
GUETAZ (V.) - Caractérisation de l'état d'engagement de l'azote au cours du process de transformation d'aciers calmés à l'aluminium [Texte imprimé] : conséquences sur les propriétés d'emboutissabilité après recuit continu. - Institut national des sciences appliquées (Lyon) (2002)
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Liste non exaustive
Kawasaki
Nippon Kokan
NSC
Selas : http://www.selas.com
Stein Heurtey : http://www.stein-heurtey.com
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