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1 - QUELQUES RAPPELS CONCERNANT LES ACIERS

2 - QUELS OUTILS POUR QUELS TYPES DE PRODUITS

3 - MÉCANISMES MÉTALLURGIQUES AU LAMINAGE À CHAUD

4 - QUELQUES CAS D’APPLICATION, MODÉLISATION ET DÉVELOPPEMENT PRODUITS

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

7 - SYMBOLES ET NOTATIONS

Article de référence | Réf : M7860 v2

Quels outils pour quels types de produits
Métallurgie du laminage à chaud des aciers - Application aux aciers faiblement alliés

Auteur(s) : Astrid PERLADE, Thierry IUNG

Relu et validé le 21 sept. 2021

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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.

06/05/2020

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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ABSTRACT

Metallurgical aspects of steel hot rolling Application to low alloyed steels

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)

  • 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

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-m7860


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2. Quels outils pour quels types de produits

Dans ce paragraphe, nous présentons les principaux outils sidérurgiques dédiés à la phase de mise en forme à chaud, en précisant simultanément les paramètres thermomécaniques (températures, taux de déformation, vitesses de déformation) et l’ordre de grandeur des « temps interpasses » qui les caractérisent.

2.1 Tôles fortes

La gamme d’épaisseurs caractéristiques des tôles fortes s’étend de 8 à 100 mm. On distingue deux grandes classes de produits qui sont les tôles à tubes (pour la fabrication des gros tubes soudés) et les plaques largement utilisées en construction mécanique. En première approche, nous pouvons dire que les tôles fortes doivent présenter des caractéristiques de traction et surtout de résilience assez élevées, ainsi que de bonnes propriétés de résistance à la corrosion, plus particulièrement pour les applications de type « tubes ». Une bonne planéité est souvent requise mais, par opposition aux tôles à chaud, la qualité des états de surface et la précision dimensionnelle en épaisseur ne sont pas aussi critiques.

L’outil dédié à la mise en forme de ces produits est le quarto. Il est classiquement composé d’un four de réchauffage, de deux cages de laminoir réversibles dont l’une est utilisée pour la mise à largeur et pour le dégrossissage à haute température, et la seconde consacrée à la mise à épaisseur et à la « préparation » de la structure austénitique avant transformation allotropique. En sortie de la seconde cage, plusieurs types de refroidissement sont possibles suivant l’installation industrielle : refroidissement naturel, refroidissement accéléré voire trempe…

Sur ce type d’outil, les paramètres thermomécaniques moyens sont les suivants :

  • taux de réduction par passe assez faibles, classiquement compris entre 5 et 20 % ;

  • vitesses de déformation modérées, le plus souvent inférieures à 50 s−1 ;

  • temps interpasses au minimum de quelques secondes, mais ils peuvent atteindre quelques dizaines de secondes durant le transfert entre les deux cages ;

  • en ce qui concerne les températures de laminage, elles sont comprises entre 1 200 °C...

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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 -   *  -  ....

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