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Perfectionnements aux procédés de recuit.
L'invention concerne un procédé de recuit de métaux, empilés ou enroulés, et plus particulièrement un procédé de recuit de tôles ou feuillards d'acier empilés ou enroulés serré.
L'invention a pour but, entre autres, de fournir un procédé perfectionné de recuit de métaux empilés ou enroulés serré , tel que leur surface soit uniforme sur toute son étendue.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé de recuit de métaux, en particulier de tôles ou feuillards d'acier, tel que leur surface soit exempte de dépôts ou autres causes d'irrégu- larité qui rendraient non-uniforme un dépôt électrolytique de métal qui y serait appliqué dans la suite et fondu sur leur surface.
Dans la fabrication de tôles d'acier étamées électrolyti- quement où le procédé de recuit de la présente invention est parti- culièrement avantageux, de nombreuses opérations sont nécessaires au traitement du métal dépuis la forme de lingot jusqu'à celle de tôle A
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ou feuillard sous laquelle il est recouvert du dépôt métallique.
Parmi ces opérations, il faut citer le laîr.inage du métal à chaud jusqu'à une épaisseur d'environ 2mm(0,08 pouce), puis le laminage du métal à froid, de préférence dans des laminoirs continus, environ jusqu'au calibre final. Le feuillard laminé à froid est ensuite nettoyé et est alors recuit eh grandes longueurs en bobines très serrées, d'habitude en étant chauffé à des températures de recuit inférieures aux températures critiques dans le but d'adoucir l'acier et de faire disparaître les tensions internes.
Dans le but d'éviter l'oxydation du métal pendant le recuit et d'éviter la variation de sa teneur en carbone, on utilise une atmosphère non-oxydante à des températures comprises entre des valeurs très basses par exemple de 93 C (200 F) jusqu'à la température la plus élevée utilisée qui soit au moins sensiblement en équilibre avec le métal dans toute la gamme des températures de recuit au point de vue de la carburation. Une telle opération de recuit est ordinairement effectuée dans un four comportant une cloche intérieure recouvrant l'acier qui est scellée au moyen d'un joint de sable sur le fond du four, l'atmosphère décrite plus haut étant introduite dans la cloche au moyen d'un tube passant à travers le fond du four.
Avant la présente invention, la pression utilisée dans la cloche intérieure était choisie de manière à être suffisante à l'introduction d'une quantité suffisante de gaz pour compenser la perte à travers le joint de sable, et éviter l'entrée de l'air pendant le ccle de refroidissement, lorsque l'atmosphère à l'intép rieur de la cloche tend à se contracter. En dehors de ces consi- dérations, aucune attention particulière n'était attachée à la pres- sion d'alimentation de l'atmosphère, et la pression utilisée à l'intérieur de la cloche de recuit intérieureétait généralement voisine de 25 mms d'eau (un pouce) ou davantage.
Après l'opération de recuit, la tôle ou le feuillard est d'ordinaire laminé et traité, nettoyé et décapé, puis est étamé en le
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faisant passer entre des anodes d'étain dans un bain électroly- tique approprié. Après l'électroétamage, la tôle recouverte est lavée et séchée, et passe alors à travers un four dans le but de fondre le revêtement d'étain qui s'y trouve, puis la tôle est brusquement refroidie dans l'eau.
La tôle ou le feuillard étamé produit par un de ces pro- cédés connus a souvent une surface qui n'est pas uniforme, cette non-uniformité prenant généralement la forme d'une aire mate sur l'une ou les deux faces de la tôle, sensiblement parallèle au bord du feuillard et s'étendant sur toute la longueur de la bobine.
Cette aire mate s'étend d'habitude sur plusieurs pouces vers l'inté- rieur du feuillard, et est bordée d'une partie étroite vers le bord aussi bien que vers le milieu du feuillard, parties toutes deux brillantes et satisfaisantes au point de vue industriel. Les carac- téristiques d'aspect semblent représenter la seule différence existant entre les surfaces mate et brillante de la tôle, car le poids du dépôt et ses caractéristiques, telles que déterminées au microscope sur chacune des deux aires mate et brillante, varient cha- cune de façon correspondante à la non-uniformité ordinaire de produits de ce genre. Les nécessités du commerce exigent cependant la disparition de ces zébrures car des produits fabriqués au moyen de tôles portant de telles zébrures ont l'air d'être défectueux et ne peuvent donc pas être vendus facilement.
La raison de ces zébrures ou "serpents" comme on les appelle dans le commerce, n'est pas entièrement connue, et la façon dont elles peuvent être supprimées n'était pas connue avant la présente invention. Il n'est pas possible de dire si oui ou non un feuillard donné, à un moment quelconque avant la fusion du dépôt électrolytique donnera lieu à la production de serpents; c'est-à-dire qu'il n'existe aucune différence pouvant être décelée dans des parties du feuillard laminé à chaud ou à froid, recuit ou même muni de dépôt électrolytique pouvant permettre de prévoir
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de façon présice exactement quant et à quels endroits de tels serpents doivent se former.
On peut par conséquent aisément comprendre que, lorsque des tôles ou feuillards étamés portant ces serpents sont rebutés, non seulement une certaine quantité de matière est perdue mais ces feuillards rebutés représentent une perte notable de temps de traitement, par suite des nombreuses opérations auxquelles ils ont été soumis avant le refroidissement brusque ou trempe qui suit la fusion des dépôts.
Or on a trouvé que si l'on maintient la pression de l'at- mosphère de recuit au contact des tôles étroitement enroulées pendant leur recuit, à une valeur relativement faible, on obtient la suppres- sion sensiblement complète des serpents sur les tôles étamées Tondues et trempées. L'invention sera mieux comprises en se référant à un exempl: type d'un procédé de fabrication de tôle d'acier étamée par électro- lyse comme par exemple celles utilisées à la fabrication des boites à conserves .
Une telle matière, qui contient d'ordinaire moins de 0,10% de carbone, est traitée avant recuit de la même manière que l'est la tôle ou le feuillard dans le procédé antérieur décrit plus haut.
Le feuillard étroitement enroulé en bobine après avoir été laminé dans un laminoir à froid continu est nettoyé comme auparavant, est placé sur le fond du four, généralement sur une hauteur de deux bobines. La cloche intérieure est alors placée sur ces bobines et on place par dessus cette cloche intérieure la cloche à recuire ou four proprement dit qui comporte des organes de chauffage, tels que des tubes de radiation. Avant le début du chauffage l'air se trouvent dans l'enveloppe intérieure est expulsé en introduisant l'atmosphère de recuit, admise comme auparavant, à l'aide d'un tube traversant le fond du four, dans la cloche intérieure.
L'atmosphère utilisée consiste en gaz naturel ou gaz de four à coke partiellement brûlé contenant de 5 à 7% d'anhydride carbonique, 8 à 10% d'oxyde de carbone, 10 à 14% d'hydrogène , moins de 0,13% de méthane, des traces de vapeur d'eau pas d'oxygène
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libre, le reste étant de l'azote. L'atmosphère est réglée de manière que le rapport de CO2 au CO soit compris entre 0,5 & 0,7 et que le rapport de H20 à Hgsoit compris entre 0,03 et 0,04, ce qui, pour la teneur donnée en hydrogène, correspond à un point de rosée de-4 à -1 C (25 à 30 F).
Une telle atmosphère est au moins,légère- ment réductrice µ toutes températures à partir d'environ 93 C (200 F) jusqu'à la température maximum employée dans le cycle, c'est-à-dire de 660 à 670 C (1220 à 1240 F) et est neutre au point de vue de la carburation à une telle température maximum utilisée.
La vitesse de passage de l'atmosphère gazeuse dans la cloche intérieure est réglée de manière à compenser les fuites à travers le joint de sable entre la cloche intérieure et le fond, et la pression de cette atmosphère en excès sur la pression atmosphérique est maintenue entre 5 et 7,5 mms d'eau (0,20 à 0,30 pouce). Une pression de 6,25 mm (0,25 pouce) d'eau au-dessus de la pression atmosphérique est préférée. Un cycle de recuit typique pour des feuillards de ce- type comprend une élévation lente de la température pendant environ 24 heures, de la température ordinaire jusque 665 C (1230OF), le main tien de la charge pendant huit heures à cette température et son refroidissement lent à 93 C (200 F), temps pendant lequel l'atmos- phère gazeuse est introduite continuellement.
Lorsque la charge est refroidie à 93 C (200 F), la cloche de chauffage est enlevée, et on laisse refroidir la charge à l'air libre pendant 48 heures après quoi la cloche intérieure est enlevée. Le cycle de chauffage complet dure quatre jours.
Des feuillards ou tôles d'acier ainsi recuits, traités de la même manière qu'auparavant, avant l'étamage électrolytique, et qui sont étamés et trempés comme dans les procédés précédents, sont sensiblement exempts de défauts de surface, tels que des zé- brures ou serpents. On a constaté aussi que, lorsqu'il est recuit de cette manière, le métal en bande peut passer dans un appareil d'étamage électrolytique à des vitesses sensiblement plus
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grandes qu'auparavant sans qu'il ne se produise de pourcentages exagérément élevés de déchets dus à ces défauts de surface. Ceci signi fie, du reste que la tôle ainsi recuite peut être recouverte d'un dépôt électrolytique d'épaisseur moindre sans qu'il ne se produise de ces défauts de surface.
La raison de ces résultats n'est pas entièrement connue.
On sait que, quelque soit le soin avec lequel le métal en bande est nettoyé avant le recuit, il ne peut être entièrement libéré de la vapeur d'eau dans une opération industrielle, ni de l'huile de palme appliquée avant son laminage à froid, ni des traces de sels des solutions de nettoyage utilisées avant le recuit. On pense que ces impuretés de la surface peuvent être gazéifiées par chauffage du métal au cours du recuit, et que ces impuretés gazéi- fiées ou les produits qui en résultent peuvent chercher à s'échapper du métal enroulé serré en bobine.
La présence d'une atmosphère gazeuse de recuit à la pression utilisée antérieurement à l'exté- rieur de ces bobines est estimée pouvoir retarder l'échappement de ce impuretés ou produits gazeux, et donner lieu à leur dépôt sur le métal du feuillard en un endroit légèrement espacé de son bord extérieur. Il semble y avoir certaines preuves que la production des zébrures ou serpents est due à la présence d'une couche extrêmement mince de matière organique, probablement d'épaisseur monomolécu- laire, aux endroits où se forment les serpents. La présence d'une telle couche de matière organique ou la façon dont elle est déposée si elle existe,n'a cependant pas été complètement démontrée jusqu'à présent et il est évident qu'on n'est nullement lié par cette théorie.
On a constaté que le procédé de recuit de la présente invention donne d'aussi bons résultats sur des empilages de tôles ou feuillards d'acier à étamer par électrolyse et dont le dépôt doit être fondu sur leur surface, que sur des matières enroulées serré en bobines. Il est évident que des empilages de tôles ou
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feuillards, forme sous laquelle ces produits sont en général recuits, ont un poids élevé et que dans la plus grande partie de l'empilage, sauf peut-être à sa partie tout-à-fait supérieure, les pressions existant entre les tôles ou feuillards superposés sont élevées ; conditions existant entre les couches étroitement serrées d'un enroulement pendant le recuit sont par conséquent sensiblement reproduites dans ces empilages.
Les mêmes résultats avantageux sont par conséquent obtenus par le procédé de recuit de la présente invention, que la tôle ou le feuillard soit recuit en enroulements serrés ou en empilages de produits plats.
REVENDICATIONS
1.- Procédé de recuit de métal ferreux laminé à froid caractérisé en ce qu'on place le métal dans un four à recuire de manière que des couches successives de métal soient placées en contact intime les unes avec les autres, on crée autour du métal dans le four une atmosphère qui soit réductrice pendant la période de haute température du cycle et qui soit sensiblement en équilibre avec le métal à la température maximum du cycle de recuit au point de vue de la carburation, on maintient cette température autour du métal pendant le cycle de recuit sous une pression de 5 à 7,5mm (0,20 à 0,30 pouces) d'eau au-dessus de la pression atmosphériaue' on chauffe le métal jusqu'à la température maximum, on le maintient à cette température pendant une période de temps notable,
et on le refroidit dans cette atmosphère gazeuse pour éviter son oxydation.