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La présente invention concerne un procédé de
fabrication de laminés en acier, nota~ment de ronds à
béton, présentant une bonne soudabilité, une haute li-
mite d'élasticité, ainsi qu'une résilience à très basses
températures.
Les ronds à béton de fabrication courante avec
une limite d'élasticité supérieure de 400 N/mm2 présentent
une très faible ténacité. Ainsi leur température de tran~
sition pour l'essai de résilience Charpy V à 35 J~cm2 est
de l'ordre de +20C. Ces produits n'offrent donc qu'une
faible résistance à la rupture fragile à basses tempé-
ratures.
La spécification consistant en une résilience
Charpy V à 35 J/cm2 et à des températures de l'ordre de
-196C n'était pas requise dans le passé, en rapport avec
des laminés en acier comme les ronds à béton. Or, l'évo-
lution 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 de gaz liquéfiés d'une enveloppe
en béton armé en analogie aux mesures de sécurité appli-
quées dans le domaine des réacteurs nucléaires.
Les ronds à béton prévus pour constituer l'arma-
ture d'enveloppes de réservoirs à gaz liquéfiés qui se
trouvent à des températures de -50C à -196C doivent
présenter en plus d'une résilience adéquate à coeur une
soudabilité satisfaisante, ce qui implique des teneurs en
carbone inférieures à 0, 2%, Or, les ronds crénelés connus
qui présentent 0,16 - 0, 2% C, sont fabriqués par torsadage
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à froid, ce qui leur confère une limite d'élasticité
satisfaisante mais ce qui entraîne d'autre part une
ténacité faible, surtout à basses températures.
On a donc essayé par exemple de combiner, lors
de la fabrication de ronds à béton, une limitation de la
teneur en carbone à 0,20% 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 arrier à des températures de transition Charpy V -
35 J/cm2 de l'ordre de -50C.
Par ailleurs on a constaté qu'un rond à béton
fabriqué à partir d'un acier à 9% Ni, ayant subi une double
normalisation suivie d'un revenu, ou bien une trempe sui-
vie d'un revenu, présente une résilience Charpy V - 35 J/cm2
minimum à -196C.
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.
Ce but est atteint suivant l'invention par un
procédé caractérisé en ce que l'on soumet un acier titrant
au maximun 0,16% C, 2,0% Mn et 0~03/O Al au minimum, ainsi
qu'éventuellement jusqu'à 0,55% Si, 0,05% Nb, 0,1C/oV et
10% Ni, à un laminage puis on soumet les laminés obtenus
à un traitement thermique pour obtenir un grain très fin,
lequel traitement thermique consiste à réchauffer les
- laminés en 2ième chaude jusqu'à température d'austénitisa-
tion, à les maintenir à cette température pendant un temps
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suffisamment court pour empêcher le grossissement du
grain et à procéder à un refroidissement énergique en
surface.
L'acier de départ est laminé dans des conditions
normales ou de préférence subit un laminage thermoméca-
nique. Les laminés ainsi obtenues sont réchauffées en
2e chaude jusqu'à la température d'austénitisation de
façon à garantir une vitesse de réchauffage suffisante
pour obtenir un nombre élevé de germes, en vue d'un affi-
nage du grain. Le temps de maintien à la températured'austénitisation doit être très court pour éviter une
réduction du nombre des germes et un grossissement du
grain. L'acier subit ensuite un refroidissemment énergi-
que en surface de sorte à obtenir à coeur du produit une
structure en ferrite et perlite à grain très fin.
La chaleur conservée à coeur du produit est
suffisante pour réchauffer après le refroidissement pré-
cité, la zone superficielle trempée par suite du refroi-
dissement énergique de sorte à lui conférer un revenu et
former de la martensite revenue.
Le refroidissement rapide des laminés après le
traitement précité permet d'autre part d'éviter à coeur
une recristallisation des grains.
Le but du traitement thermique faisant l'objet
de cette invention est l'obtention d'un grain extrêmemènt
fin pour garantir une haute limite d'élasticité et une
bonne résilience à très basses températures.
Vu qu'un grain très fin est recherché il est
préférable d'utiliser un acier qui à l'état brut de lami-
nage présente déjà une structure à grain fin.
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L'idée qui est à la base de la présente inventionconsiste donc à combiner les effets bénéfiques réalisables
séparément grâce au choix judicieux des eléments chimiques
incorporés en des teneurs déterminées à l'acier avec les
effets d'un traitement thermique particulier.
Il importe de souligner que le traitement ther-
mique 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 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 révélé que la teneur en carbone
sera d'autant plus basse que l'on vise une température de
transition plus basse. On limite par exemple le carbone
préférentiellement a 0,08% max. pour une température de
transition Charpy ~ - 35 J/cm2 à -140C.
Une teneur en manganèse de l'ordre de 1,7% con-
fère la résistance voulue à l'acier tout en améliorant sa
ténacité, tandis que 0~3/O de silicium sont ajoutés pour
renforcer la résistance.
On calme l'acier à grain fin à l'aluminium pour
améliorer la soudabilité et diminuer considérablement la
tendance au vieillissement. L'affinage du grain relève
par ailleurs la iimite d'élasticité, ainsi que la ténacité.
Le niobium et/ou le vanadium peuvent éventuelle-
ment être ajoutés pour garantir une limite d'élasticité
élevée, surtout en cas de gros diamètres.
Le nickel est ajouté pour garantir des tempé-
ratures de transition inférieures à -140C. Pour une
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résilience Charpy V - 35 J/cm2 à -196C, la teneur en Ni
est comprise entre 5 et 10%.
L'invention sera mieux comprise en se référant
aux dessins ci-joints dans lesquels l'unique Figure repré-
sente de façon schématique une installation permettant
de réaliser en continu un traitement thermique suivant
l'invention.
Tel que précité, l'acier est soumis après lami-
nage à un traitement thermique particulier ayant pour
but l'affinage du grain. Ce traitement thermique peut
être ainsi réalisé en faisant passer le laminé 10 supporté
par un convoyeur à rouleaux 12 au travers d'un four de
réchauffage rapide par induction 14 suivi d'une ramp~ de
refroidissement rapide 16. Il est également possible de
faire consécutivement plusieurs cycles thermiques de ce
genre.
Le traitement de refroidissement réalisé au moyen
de la rampe de refroidissement 16 consiste essentiellement
en un refroidissement énergique de la surface du produit.
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 (C = 0,35%
environ) mena à des caractéristiques de traction satis-
-~ faisantes, dont notamment une limite d'élasticité dé-
passant 400 MPa.
Cependant la température de transition pour l'essai
Charpy V à un niveau d'énergie de 35 J/cm était de
~20C. Cet acier ne présenta aucune ténacité à basse
température. Sa soudabilité fut médiocre.
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2. Un acier à teneur en carbone limitée à 0 18% qui
subit le traitement suivant l'invention, offrit éga-
lement 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 -65C.
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 llinvention,
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.
4. La combinaison de la composition chimique et du trai-
tement thermique suivant l'invention permirent d'arriver
à une double amélioration, à savoir
- des caractéristiques mécaniques satisfaisantes et
un allongement élevé,
- une température de transition descendant à une tem-
pérature très basse (-140C).
5. Un acier à 9% Ni, à l'étant de laminage à chaud réalise
une température de transition Charpy V - 35 J/cm2 à -50C.
6. Le même acier à 9% Ni, dont la résilience à -196C
n'est normalement réalisable qu'à l'aide d'un trai-
tement thermique onéreux (double normalisation + revenu
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ou trernpe + revenu), perrn.it d'arriver à une température
de transition de -196C lorsqu'on appliqua le traitement
thermique préconisé.
Les six exemples sont repris dans le tableau ci-après
de manière succinte:
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Bien que la présente description soit axée sur
la production de ronds à béton, le procédé suivant l'in-
ven1ion 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 com-
biner les propriétés de soudabilité, de haute limite élastique
et de résilience à températures très basses dans un même
produit.
