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Auteur(s)
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Pascal FABRÈGUE : Ingénieur « Institut Galilée » - Direction Développement Produit - Usinor Packaging
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 traitement thermomécanique. Il est important de noter que l’optimisation des schémas de laminage est tout aussi fondamentale 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 allons décrire les différentes phases du laminage, discuter les mécanismes physiques mis en jeu et les moyens de les exploiter ou, au contraire, de les inhiber. Quelques exemples de traitements thermomécaniques appliqués sur les outils d’aujourd’hui seront présentés.
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- Version courante de mai 2020 par Astrid PERLADE, Thierry IUNG
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Quelques rappels concernant les aciersArticle inclus dans l'offre
"Élaboration et recyclage des métaux"
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6. 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 que, d’une part les simulations en laboratoire n’ont pas toujours une représentativité suffisante de la situation industrielle, et d’autre part que la modélisation physique n’est pas aussi avancée qu’il serait souhaitable. Cette dernière remarque est excessive lorsque l’on s’intéresse à des aciers doux ou extradoux conduisant à des structures assez simples de type ferrito-perlitiques pour lesquels les modèles prédictifs sont d’ores et déjà relativement précis. En revanche, lorsqu’on cherche à optimiser le refroidissement dans l’optique de générer des structures complexes, des progrès restent à faire ; la mise en commun des connaissances des métallurgistes, des thermiciens et des spécialistes de calculs numériques est incontournable.
Mais, d’un point de vue industriel, la compréhension et la modélisation des mécanismes mis en jeu ont un impact considérable. Même si la modélisation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - IRVINE (K.J.), PICKERING (F.B.), GLADMAN (T.) - * - JISI 205, p. 161 (1967).
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(2) - LESLIE et al - * - Trans. Am. Soc. Met. 46, p. 1 470 (1954).
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(3) - NARITA - * - Transaction ISIJ 15, p. 145 (1975).
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(4) - MCQUEEN (H.J.), JONAS (J.J.) - in Treatise on materials science and technology, - vol. 6. Édité par Arsenault (R.J.) Academic Press, New York, p. 393.
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(5) - TEGART (W.J.) - in Recrystallization 92. - Éds Fuentes et Gil Sevillano. San Sebastian, Trans. Tech. Publications p. 1.
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(6) - JONAS (J.J.) - in Mathematical modelling of hot rolling of steel. - Proceeding of the International Symposium in Hamilton, edited by S. Yue, p. 99 (1990).
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