5 La présente invention concerne un procédé de fabrication en continu d'une bande en acier inoxydable austénitique présentant un aspect de surface mat, de type recuit-décapé. Selon le type de traitement thermique final que l'on fait subir à une bande en acier inoxydable austénitique, on confère à la bande en acier îo inoxydable austénitique soit un aspect de surface brillant, soit un aspect de surface mat, selon l'application à laquelle on destine la bande. Dans le cadre de la présente invention, on entend par aspect de surface brillant, une surface présentant une brillance supérieure à 40 et une rugosité moyenne arithmétique Ra inférieure à 0,08 μm, et par aspect de surface mat, une 15 surface présentant une brillance inférieure à 30 et une rugosité moyenne arithmétique Ra supérieure à 0,12 μm. Selon l'invention, la brillance correspond à la mesure de la réflectivité de la surface et est mesurée selon un angle de 60°. Pour obtenir un aspect de surface brillant, les bandes en acier 20 inoxydable austénitique subissent un traitement thermique dans un four de recuit brillant dans lequel règne une atmosphère réductrice. A cet effet, les bandes défilent dans le four constitué d'une enceinte complètement isolée de l'atmosphère extérieure, comprenant trois zones, une première zone de chauffage, une deuxième zone de maintien en température, et une troisième 25 zone de refroidissement, dans lesquelles circule un gaz neutre ou réducteur. Ce gaz peut être choisi par exemple parmi l'argon, l'hydrogène, l'azote ou un mélange d'hydrogène et d'azote, et présente un point de rosée compris entre - 65 et -450C. Après avoir été laminées à froid, les bandes sont chauffées dans la première zone du four à une température comprise entre 1050 et 11500C. 30 Puis, elles sont maintenues à cette température dans la deuxième zone du four pendant une durée suffisante pour permettre la recristallisation de l'acier. Enfin, elles sont refroidies dans la troisième zone du four jusqu'à une température de l'ordre de 2000C pour éviter toute ré-oxydation de la surface de la bande avec l'oxygène de l'air lorsque la bande quitte l'enceinte du four. Pour obtenir une bande en acier inoxydable austénitique présentant un aspect de surface de type recuit-décapé, c'est à dire un aspect de surface mat, on procède comme suit. Les bandes préalablement laminées à froid subissent un recuit continu à une température de l'ordre de 11000C, pendant environ 1 min, dans un four dont l'atmosphère est oxydante. Les bandes recuites subissent ensuite un refroidissement à l'air et/ou un refroidissement forcé par aspersion d'eau en dehors du four. Enfin, elles sont soumises à un décapage dans plusieurs bacs de décapage contenant des solutions capables d'ôter la couche d'oxyde qui s'est formée à la surface de la bande lors du recuit. Du fait de la spécialisation des installations de recuit brillant et de recuit- décapé, il n'est pas toujours possible de répondre immédiatement à une demande de la clientèle pour des bandes en acier inoxydable austénitique présentant un aspect mat. Par conséquent, il peut ponctuellement exister une surcapacité de production de bandes en acier inoxydable austénitique en recuit brillant. La présente invention a donc pour but de mettre à disposition un procédé permettant de conférer un aspect de surface mat, de type recuit- décapé, à une bande en acier inoxydable austénitique ayant subi un traitement thermique dans un four de recuit brillant.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication en continu d'une bande en acier inoxydable austénitique présentant un aspect de surface mat, de type recuit-décapé, comprenant les étapes consistant à : - faire subir un traitement thermique à une bande d'acier laminée à froid dans un four de recuit brillant à l'intérieur duquel circule un gaz de balayage choisi parmi les gaz neutres ou réducteurs, présentant un point de rosée supérieur à -15 0C, ledit gaz de balayage comprenant éventuellement moins de 1 % en volume d'oxygène ou moins de 1 % en volume d'air, ledit traitement thermique comprenant une phase de chauffage à une vitesse de chauffage V1 , une phase de maintien à une température T et pendant un temps de maintien M, suivi d'une phase de refroidissement à une vitesse de refroidissement V2, pour obtenir une bande couverte d'une couche d'oxyde, et - à décaper la bande ayant subi le traitement thermique, à l'aide d'une solution de décapage acide adaptée pour éliminer complètement ladite couche d'oxyde en fonction de son épaisseur et sa nature.

Avant de parvenir au procédé selon l'invention, les inventeurs ont eu l'idée de décaper les bandes en acier inoxydable austénitiques ayant subi un recuit brillant de manière à leur conférer un aspect de surface mat, de type recuit-décapé. Cependant, les inventeurs se sont rendu compte qu'en procédant ainsi, il n'était pas possible d'obtenir un aspect de surface visuellement satisfaisant. Les inventeurs ont ainsi mis en évidence que seule l'application des conditions conformes à l'invention, à savoir le maintien dans l'enceinte du four de recuit brillant d'un point de rosée supérieur à - 15 0C pour former à la surface de la bande une couche d'oxyde, suivi d'un décapage dans une solution de décapage appropriée permet de conférer à la bande un aspect de surface mat de type recuit-décapé. Le procédé selon l'invention peut également présenter les caractéristiques suivantes : - le point de rosée du gaz de balayage est compris entre -10 et 30 0C, et de préférence entre -5 et 10 0C, - le gaz de balayage est choisi parmi l'argon, l'hydrogène, l'azote et leurs mélanges, - le traitement thermique de la bande est réalisé à une vitesse V1 supérieure à 10°C/s, une température T comprise entre 1050 et 11500C, un temps de maintien M compris entre 1 s et 120 s, et un refroidissement de ladite bande à une vitesse V2 supérieure à 1O0CVs jusqu'à une température inférieure ou égale à 2000C, - le traitement thermique est réalisé à l'aide d'un dispositif à résistance, et de préférence à l'aide d'un dispositif à induction, - la solution de décapage est choisie parmi les solutions aqueuses comprenant de l'acide nitrique, de l'acide fluorhydrique et/ou de l'acide sulfurique, et de préférence parmi les solutions aqueuses comprenant de l'acide fluorhydrique et de l'acide nitrique, et les solutions aqueuses comprenant de l'acide fluorhydrique et des ions ferriques Fe3+, - la solution de décapage est une solution aqueuse comprenant 10 à 80 g/l d'acide fluorhydrique, de préférence 30 à 50 g/l, et 60 à 140 g/l d'acide nitrique, de préférence 80 à 120 g/l, - la solution de décapage est une solution aqueuse comprenant 5 à 100 g/l d'acide fluorhydrique, de préférence 30 à 80 g/l, et 1 à 150 g/l d'ions ferriques, de préférence 30 à 50 g/l, - la bande est soit aspergée par la solution de décapage, soit plongée dans un bain de décapage contenant ladite solution de décapage, - la température de la solution de décapage est comprise entre 20 et 1000C, de préférence entre 50 et 800C, - Ie temps de contact de la bande avec la solution de décapage est compris entre 10 s et 2 min.

Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence à la figure 1 annexée représentant une vue schématique d'une installation pouvant convenir à la mise en oeuvre de l'invention. Cette installation comprend un four de recuit brillant 1 , comportant une enceinte étanche 2 au travers de laquelle défile une bande 3 d'acier inoxydable austénitique, des moyens d'introduction 4 d'un gaz de balayage dans l'enceinte étanche 2, et des moyens de régulation 5 du point de rosée du gaz de balayage. Successivement au four de recuit brillant 1 , l'installation comporte une installation de décapage 6 qui comprend au moins un bac de décapage 7 résistant aux acides, et contenant une solution de décapage. L'enceinte étanche 2 comporte, dans le sens de défilement de la bande 3 représenté par la flèche F, trois zones successives, une première zone de chauffage, une deuxième zone de maintien en température et une troisième zone de refroidissement. La première zone de chauffage est équipée de moyens de chauffage puissants (non représentés) aptes à chauffer rapidement la bande 3 à une vitesse de chauffage V1 , jusqu'à une température T1. La bande 3 est maintenue à cette température T1 dans la deuxième zone, pendant un temps de maintien M, puis est refroidie à une vitesse V2 jusqu'à une température T2, dans la troisième zone. Selon l'invention, pour conférer un aspect de surface mat à une bande 3 en acier inoxydable austénitique, il convient de réaliser un traitement thermique de la bande 3 dans l'enceinte 2 du four 1, à l'intérieur de laquelle circule un gaz de balayage présentant un point de rosée supérieur à -15 0C, pour obtenir une bande 3 couverte d'une couche d'oxyde, puis de décaper la bande 3 traitée thermiquement à l'aide d'une solution de décapage acide. La solution de décapage acide est adaptée pour éliminer complètement ladite couche d'oxyde en fonction de son épaisseur et sa nature. Typiquement la solution de décapage acide présentera un pH compris entre 0 et 4. On entend par gaz présentant un point de rosée supérieur à -15 0C, un gaz dont le taux d'hygrométrie est supérieur à 2000 ppm d'eau. Le gaz de balayage est choisi parmi les gaz neutres ou réducteurs comme par exemple l'argon, l'hydrogène, l'azote et leurs mélanges, et peut en outre comprendre moins de 1 % en volume d'oxygène ou moins de 1 % en volume d'air. A cet effet, on fait subir à la bande 3 un traitement thermique consistant en un recuit de recristallisation réalisé à une vitesse V1 supérieure à 10 °C/s, une température T1 comprise entre 1050 et 1150 0C et un temps de maintien compris entre 1 s et 120 s, suivi d'un refroidissement forcé à une vitesse V2 supérieure à 10 °C/s jusqu'à une température T2 inférieure ou égale à 200 0C. En traitant la bande 3 dans les conditions conformes à l'invention, à savoir avec un point de rosée supérieur à -15 0C, le gaz de balayage circulant dans l'enceinte 2 est suffisamment oxydant pour qu'il se forme une mince couche d'oxyde à la surface de la bande 3. Cette mince couche d'oxyde, dont la nature et l'épaisseur varient en fonction de l'atmosphère régnant dans l'enceinte 2, est apte à être décapée à l'aide de la solution de décapage acide présentant un pH compris entre 0 et 4. Pour modifier le pouvoir oxydant du gaz de balayage, on modifie la quantité d'eau présente dans le gaz de balayage. De préférence, le point de rosée est supérieur à -10 0C de manière à former une couche d'oxyde d'épaisseur suffisante, mais inférieure à 30 0C de manière à limiter l'épaisseur de la couche d'oxyde. En limitant l'épaisseur de la couche d'oxyde, on limite la quantité de métal consommé par l'oxydation mais aussi la quantité de solution acide nécessaire à un décapage correct de la surface de la bande 3, et on évite ainsi que le retraitement des effluents soit trop important. Avantageusement, le point de rosée est compris entre -5 et 10 0C. L'ajout de moins de 1 % en volume d'oxygène ou d'air dans le gaz de balayage permet également de modifier le pouvoir oxydant du gaz de balayage. Toutefois au-delà de 1 % en volume, le gaz de balayage est trop oxydant et l'épaisseur de la couche d'oxyde formée à la surface de la bande sera trop importante. En outre, au-delà de cette valeur, les risques d'explosion dans l'enceinte 2 deviennent importants. Le recuit de recristallisation de la bande 3 est effectué soit à l'aide d'un dispositif à résistance, soit de préférence d'un dispositif à induction. En effet, le chauffage par induction de la bande 3 est avantageux pour les raisons suivantes. D'une part, le temps de traitement de la bande 3 est très réduit par rapport au temps de traitement avec un chauffage par résistance. D'autre part l'enceinte 2 d'un four de traitement par chauffage à induction est beaucoup moins volumineuse que l'enceinte 2 d'un four de traitement par chauffage par résistance, et cela permet de modifier l'atmosphère régnant dans cette enceinte 2 dans des temps beaucoup plus courts, conformes aux exigences industrielles. Le refroidissement forcé de la bande 3 s'effectue par injection de gaz dont la température est comprise entre la température ambiante et 40 0C. Il s'agit du gaz contenu dans l'enceinte 2 du four 1 qui est refroidi par des moyens de refroidissement non représentés, et qui est ensuite réinjecté dans la zone de refroidissement de l'enceinte 2. Pour conférer un aspect de surface mat à la bande 3 traitée selon l'invention dans un four de recuit brillant, on la décape à l'aide d'une solution de décapage acide adaptée pour que l'élimination de l'oxyde formé sur la bande 3 soit complète. La solution de décapage acide est adaptée à la nature et à l'épaisseur de l'oxyde formé lors du traitement thermique. Généralement la solution de décapage acide présente un pH compris entre 0 et 4. La solution de décapage est choisie parmi les solutions aqueuses comprenant de l'acide nitrique, de l'acide fluorhydrique et/ou de l'acide sulfurique. Les solutions de décapage préférées sont les solutions aqueuses comprenant de l'acide nitrique, les solutions aqueuses comprenant de l'acide fluorhydrique et de l'acide nitrique, et les solutions aqueuses comprenant de l'acide fluorhydrique et des ions ferriques Fe3+. La solution de décapage peut être une solution aqueuse comprenant 5 à 100 g/l d'acide fluorhydrique, de préférence 30 à 80 g/l, et 1 à 150 g/l d'ions ferriques, de préférence 30 à 50 g/l. En dessous de 5 g/l d'acide fluorhydrique et en dessous de 1 g/l d'ions ferriques, le décapage et plus particulièrement l'attaque des joints de grains de la surface d'acier par la solution sont insuffisants, et l'aspect de surface mat n'est pas obtenu. Cependant, lorsque la concentration en acide fluorhydrique est supérieure à 100 g/l et la concentration en ions ferriques est supérieure à 150 g/l, le décapage sera au contraire trop important avec pour conséquence un enlèvement excessif d'acier en surface de la bande 3, et une quantité plus importante de solution usée à traiter. Les inventeurs ont montré que les meilleurs résultats étaient obtenus en en utilisant en tant que solution de décapage, une solution aqueuse comprenant 10 à 80 g/l d'acide fluorhydrique, de préférence 30 à 50 g/l, et 60 à 140 g/l d'acide nitrique, de préférence 80 à 120 g/l. En dessous de 10 g/l d'acide fluorhydrique et en dessous de 60 g/l d'acide nitrique, le décapage et plus particulièrement l'attaque des joints de grains de la surface d'acier par la solution sont insuffisants, et l'aspect de surface mat n'est pas obtenu. Cependant, lorsque la concentration en acide fluorhydrique est supérieure à 80 g/l et la concentration en acide nitrique est supérieure à 140 g/l, le décapage sera au contraire trop important avec pour conséquence un enlèvement excessif d'acier en surface de la bande 3, et une quantité plus importante de solution usée à retraiter. Pour décaper la bande 3, on Ia plonge dans un bain de décapage contenant la solution de décapage ou alors on l'asperge par la solution de décapage, en faisant en sorte que le temps de contact de la solution de décapage avec la bande 3 soit compris entre 10 s et 2 min. Si le temps de contact de la solution de décapage avec la bande 3 est inférieur à 10 s, l'attaque aux joints de grains est insuffisante et l'aspect mat ne sera pas obtenu. Mais si le temps de contact de la solution de décapage avec la bande 3 est supérieur à 2 min, le décapage est si important qu'il risque de trop dissoudre la bande 3 d'acier. La température de la solution de décapage est comprise entre 20 et 1000C, et de préférence entre 50 et 800C. En effet, une température de la solution de décapage inférieure à 20°C exige des temps de traitements de la bande 3 qui ne sont pas conformes aux exigences industrielles, c'est à dire environ supérieur à 2 min. Cependant, une température trop importante, c'est à dire supérieure à 1000C, favorise l'évaporation de la solution et pose en outre des problèmes de sécurité. Pour décaper efficacement la bande 3, on peut également la plonger dans un bain de décapage électrolytique contenant une solution comprenant de l'acide nitrique ou de l'acide sulfurique. A cet effet, il importe que la densité de courant appliquée soit supérieure à 5 A/dm2, et de préférence inférieure à 30 A/dm2. En effet, lorsque la densité de courant est inférieure à 5 A/dm2, le décapage de la surface d'acier par la solution est insuffisant, et l'aspect de surface mat n'est pas obtenu. Cependant, lorsque la densité de courant est supérieure à 30 A/dm2, le décapage n'est pas réalisé de façon économique.

L'invention va à présent être illustrée par des exemples donnés à titre indicatif, et non limitatif, et en référence aux figures annexées sur lesquelles : - la figure 2 est une photographie de la surface d'une bande en acier inoxydable austénitique ayant subi un recuit brillant conventionnel, - la figure 3 est une photographie de la surface d'une bande en acier inoxydable austénitique ayant subit un traitement de type recuit-décapé conventionnel, - les figures 4 et 5 sont des photographies de bandes en acier inoxydable austénitique ayant subi un traitement thermique conforme à l'invention, avec un point de rosée de -5 0C, et un décapage successif conforme à l'invention respectivement avec soit une solution aqueuse d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique (bain A), soit une solution aqueuse d'acide fluorhydrique et de fer ferrique (bain B).

On a réalisé tous les essais en utilisant des bandes d'épaisseur 0,5 mm, fabriquées à partir d'un acier inoxydable austénitique de nuance AISI 304.

1- Comparaison des aspects de surface obtenus lors d'un recuit brillant conventionnel et d'un recuit décapé conventionnel Dans un premier temps, on a caractérisé une de ces bandes présentant un aspect de surface de type recuit brillant conventionnel, et une autre de ces bandes présentant un aspect de surface de type recuit décapé conventionnel, c'est à dire un aspect de surface mat, de manière à avoir une référence de surface. A cet effet, pour obtenir un aspect de surface de type recuit brillant conventionnel, on fait subir à la bande considérée, préalablement laminée à froid, un traitement thermique dans l'enceinte d'un four de recuit brillant à l'intérieur de laquelle circule un mélange de 25% en volume d'azote et de 75% en volume d'hydrogène présentant un point de rosée de -500C. On chauffe la bande à une vitesse de chauffage de 1Q0CYs, pour Ia porter à 11000C, on la maintient à cette température pendant environ 6 s, puis on la refroidit à une vitesse de 20°C/s jusqu'à l'ambiante. Pour obtenir un aspect de surface mat en mettant en oeuvre le procédé de recuit-décapé, on chauffe une bande, préalablement laminée à froid, à une vitesse de chauffage de 10 0C, pour la porter à une température de 1100 0C dans un four qui n'est pas isolé de l'atmosphère extérieure. On maintient la bande à cette température pendant environ 5 s, puis on la refroidit à une vitesse de 20 °C/s jusqu'à l'ambiante, par une trempe à l'air, puis à l'eau. Enfin, on la décape en la plongeant dans plusieurs bains de décapage électrolytique puis à base d'acide fluorhydrique. Pour chacune des bandes traitées, on mesure la brillance dans le sens de la longueur notée Br L, la brillance dans le sens transversai notée Br T. La brillance est la mesure de la réflectivité de la surface sous un angle de 60°, ainsi que les différents types de rugosité suivante : - rugosité totale Rt : différence de niveau entre la crête la plus élevée et le creux le plus profond, - rugosité Rp : Rp est la plus grande des hauteurs de saillie du profil de rugosité, et - rugosité moyenne arithmétique Ra : moyenne de tous les écarts du profil de rugosité par rapport à la ligne moyenne à l'intérieur d'une longueur de base. Les résultats des mesures de brillance et de rugosité réalisées sur la bande de type recuit-brillant et sur la bande de recuit recuit-décapé sont rassemblés dans le tableau 1 suivant :

2- Décapage chimique de bandes avant subi un recuit brillant conventionnel Dans un deuxième temps, pour montrer que le décapage d'une bande de type recuit-brillant ne permet pas de lui conférer l'aspect de surface mat recherché, les inventeurs ont plongé des échantillons prélevés dans des bandes d'acier ayant subi le recuit brillant conventionnel tel que décrit plus haut, dans un des bains de décapage dont les caractéristiques sont les suivantes : - Bain A : solution aqueuse comprenant 40 g/l d'acide fluorhydrique et 100 g/l d'acide nitrique, et présentant un pH de 1 , - Bain A' : solution aqueuse comprenant 40 g/l d'acide fluorhydrique et 150 g/l d'acide nitrique, et présentant un pH de 0,7, - Bain B : solution aqueuse comprenant 40 g/1 d'acide fluorhydrique et 30 g/1 d'ions ferriques, présentant un pH de 3,4. Tous les bains présentent une température constante de 65 °C. Après décapage des échantillons, on les rince, et on les sèche. On mesure la brillance de la surface de chacun des échantillons, et on rassemble les résultats dans le tableau 2 suivant : Tableau 2 : brillance lorsque le point de rosée est de -45 0C

De ce tableau, il ressort qu'aucune des solutions de décapage étudiées n'est capable de décaper un acier inoxydable austénitique ayant subi un recuit conventionnel dans un four de recuit brillant, pour lui conférer un aspect de surface mat.

3- Décapage chimique de bandes avant subi un traitement thermique selon l'invention Dans un troisième temps, on a décapé des échantillons prélevés dans des bandes en acier inoxydable austénitique de nuance AISI 340 ayant subi un traitement thermique selon l'invention dans un four de recuit brillant. A cet effet, on fait subir à une série d'échantillons, un traitement thermique, dans l'enceinte d'un four de recuit brillant à l'intérieur de laquelle circule un mélange comprenant 75 % en volume d'hydrogène et 25 % en volume d'azote, dont les caractéristiques sont les suivantes : - vitesse de chauffage V1 :10 °C/s - température de maintien T : 1100 0C - temps de maintien M : 6 s - vitesse de refroidissement jusqu'à : 20 0C, et dont le point de rosée est soit de -20 0C, soit de -10 0C, soit de -5 0C, soit de +4 0C. Ensuite, on fait subir à chacun des échantillons de la série un décapage en les plongeant soit dans le bain de décapage A pendant 16 s, soit dans le bain de décapage B pendant 90 s. Tous les bains présentent une température constante de 65°C. Après décapage des échantillons, on les rince et on les sèche, et on mesure pour chacun des échantillons traités la brillance dans le sens de la longueur, la brillance dans le sens transversal, la rugosité totale, la rugosité Rp et la rugosité arithmétique. On a rassemblé l'ensemble des mesures réalisées en fonction des points de rosée du gaz balayant l'enceinte du four lors du traitement dans les tableaux suivants : Tableau 3 : brillance et rugosité lorsque le point de rosée est de - 200C

Tableau 4 : brillance et rugosité lorsque le point de rosée est de -10 0C

Tableau 5 : brillance et rugosité lorsque le point de rosée est de -5 0C

Tableau 6 : brillance et rugosité lorsque le point de rosée est de +40C

Des résultats contenus aux points 2 et 3, il ressort clairement qu'un décapage au moyen d'une solution de décapage d'une bande en acier inoxydable austénitique ne permet pas de conférer un aspect de surface mat à la bande ayant subi un traitement thermique dans un four de recuit brillant dans les conditions usuelles. En effet, seule l'application des conditions conformes à l'invention, à savoir le maintien dans l'enceinte du four de recuit brillant d'un point de rosée supérieur à - 15 0C, suivi d'un décapage dans une solution de décapage présentant un pH compris entre 0 et 4 permet de conférer à la bande un aspect de surface mat de type recuit-décapé.