<Desc/Clms Page number 1>
On sait que les propriétés d'un acier dépendent non seulement de sa constitution mais aussi, à un degré particulier, des conditions de cristallisa- tion de sa structure et de la grosseur des graina qui est déterminée par oelle ci, On a constate que les soiere à graina fins ont non seulement des limites d'étirage et une résistance à la traction plus élevées mais qu'ils ont, avant tout, une doformabilité plus grande que les aciers ayent une structura plus grossière/. 11s sont également supérieurs à ces derniers par le fait qu'ils po. cèdent une sensibilité moindre on ce qui concerne la formation de crevasses pendant la trompe et la soudure.
Pour cette raison on.attache volontairement de l'importanoe à la formation d'une structure à graine fins pour des aciers
<Desc/Clms Page number 2>
de construction à haute teneur de carbone. A cet effet on utilise, ou bien des aciers qui ont une tendance, par suite de leur traitement métallurgique parti- culier, à former des grains fins, par exemple par addition d'aluminium avant ou pendant la coulée, ou bien on a recours, pendant l'opération, à un traite- ment thermique de recristallisation, par exemple par la normalisation ou par trempage. En général, on procède à ces deux traitements l'un à côté de l'autre.
On a constaté que le traitement de normalisation ou de trempage améliore les propriétés de l'acier à un degré d'autant plus élevé que le grainainsi ob- tenu est plus fin. La réduction dd la finesse des grains est obtenue en chauf- fant la pièce pendant peu de temps et seulement un peu au-dessus de son point de transformation Ac3 après quoi on la refroidit à nouveau dès que l'équilibre thermique est atteint à l'intérieur de la pièce.
Il est important, dans ce cas, d'éviter des durées d'arrêt prolongées car celles-ci auraient pour effet, au même titre que le choix d'une température trop élevée, de former un grain austé- nitique plus grossier qui, lors du refroidissement, se transformerait en une structure ayant également des grains grossiers ou, par formation de marténisite, une structure à rayures grossières.
'En pratique, le traitement susindiqué rencontre des mêmes difficultés car dans la plupart des fours de normalisation ou de trempe usuels, on obtient 'la température finale voulue par un équilibrage de température plus ou moins complet entre l'atmosphère du four et la pièce à traiter, et comme le transfert de chaleur dépend de la chute de température, il est difficile d'éviter que la pièce subsiste relativement longtemps dans le domaine austénite, cette durée étant, le cas échéant, encore prolongée par le fait'que pendant la trempe ou pen- dant le traitement thermique qui doit avoir lieu après le chauffage, la séquence d'étirage des différentes pièces à traiter doit être adaptée à la cadence de travail des opérations subséquentes.
Des difficultés particulières doivent sur- tout être attendues dans le cas où il s'agit du traitement thermique de pièces . qui doivent subir une extension considérable dans le sens de leur longueur car, à cause des irrégularités de la température du four, on est obligé, en général, de prévoir des suppléments de sécurité pour la durée et/ou la température de chauffage.
L'invention a pour but de perfectionner le procédé pour tremper ou améliorer des barres profilées laminées en vue d'obtenir une structure à grains
<Desc/Clms Page number 3>
aussi fins que possible et elle part d'un procédé pour le traitement thermique de pièces en acier, étirées suivant un axe, pour lequel ces pièces, en passant d'une manière continue dans un four en forme de tunnel ou tubulaire, sont chauf- fées à une température un peu supérieure au point de transformation Ac3 du dia- gramme fer-carbone, ces pièces étant ensuite refroidies dans un bain d'immersion.
Par rapport à ce procédé connu, l'objet de l'invention est caractérisé en ce que la température du four et la vitesse de passage sont réglées l'une par rapport à l'autre, de manièfe telle que, tout en obtenant une vitesse de réchauffage élevée, la température finale désirée pour la pèce à chauffer soit obtenue à proximité et en amont de la sortie du four continu, la pièce chauffée étant sou- mise au refroidissement immédiatement après sa sortie hors du four continu.
On a constaté qu'il est possible, en ayant recours au procédé faisant l'objet de l'invention, d'obtenir une structure granuleuse dont la finesse est surprenante et procure aux pièces ainsi traitées, même si elles sont en un acier initial de moindre teneur en carbone, des propriétés particulièrement bonnes:en ce qui con- cerne leur pouvoir de déformation tout en leur procurant, en même temps,'une limite d'étirage élevée.
Pour des barres profilées laminées il est possible d'effectuer le re- froidissement dans un bain d'immersion établi à la suite du four pour autant que les pièces soient déplacées dans le four continu transversalement par rapport à leur axe longitudinal. On a toutefois constaté qu'il est particulièrement avan- tageux de faire passer la pièce à chauffer dans la direction de son axe longi- tudinal dans le four continu et de déplacer cette pièce, à la sortie du four oontinu, devant une ou plusieurs douches, débitant un fluide refroidisseur, établies directement en aval de la dite sortie.
De cette manière on obtient non seulement une structure uniformément fine sur toute la longueur de la pièce, maia on simplifie en même temps l'ensemble du traitement et on raccourcit les durées de passage. Il est évident que le passage des pièces suivant leur direc- tion longitudinale présente l'avantage, connu en soi, que les dispositifs utili- ses pour le traitement puissent avoir des dimensions moindres,
Pour le traitement spécifié, le réchauffement et le refroidissement subséquent sont de très courte durée, ce qui favorise la formation d'une struc- ture granuleuse fine et uniforme.
<Desc/Clms Page number 4>
Une installation qui convient tout particulièrement pour le procédé faisant l'objet de l'invention est caractérisée en ce que l'on établit, à la sortie du four continu, au moins une douche annulaire qui a une forme adaptée à celle de la section transversale du profil de la pièce chauffée, entoure cette pièces de toutes parts et comprend des raccords pour le fluide de refroidissement) la section des gicleurs de ctte douche étant adaptée à la section transversale et/ou à la répartition des masses dans la section du profilé, de manière telle que le débit du fluide refroidisseur sur les z8nes de section plus grandes soit rendu plus important que sur les autres zones.
A l'aide d'un dispositif de ce genre, le procédé peut être appliqué plus spécialement à des sections de profi- lés relativement irrégulières ou géométriquement non uniformes, la constitution particulière des douches présentant l'avantage supplémentaire que, même avec des sections des profilés dans lesquelles existe une répartition irrégulière des mas- ses ou une épaisseur non uniforme des parois, on obtient la formation d'un grain fin dans toutes les régions de la section et, par conséquent, des propriétés uni- formes. Si une structure à grains fins offre déjà, en soi, une grande sécurité contre la formation de fissures de tremps lors du refroidissement brusque, cette sécurité est encore augmentée par la forme et la constitution particulières de la douche.
L'application du procédé n'est pas liée à une qualité d'acier déter- minée. Un avantage particulier du procédé selon l'invention réside plutôt dans le fait que pour un but déterminé de traitement à chaud, par exemple pour la fa- brication de barres profilées, laminées et trompées, on peut utiliser des aciers qui, à cause de leur composition ou de leur qualité métallurgique ne conviennent pas normalement pour cet usage.
A titre illustratif on oite, par exemple, un acier non allié contenant environ 0,2 % de 0, 0,2% de Si et 0,6 % de Mn, cet scier n'ayant, après la trem- pe usuelle, qu'une limite d'étirage d'environ 43 kg/mm , une résistance à la rup- ture de 58 kg/mm2 avec un allongement de 28 % et une résistance au choc par en- taille d'environ 18 kgm/cm à l'état non vieilli, alore qu'à l'état vieilli il a une résistance au choc par entaille de 16 kgm/cm2.
Par contre, le même acier, en étant auumis au traitement faisant l'objet de l'invention, a une limite d'éti- rage de 53 kg/mm2,une résistance à la rupture de 66 kg/mm2, un allongement d'environ 27% et une résistance au choc par entaille d'environ 20 kgm/cm2à
<Desc/Clms Page number 5>
l'état non vieilli et d'environ 17 kgm/cm2 à l'état vieilli.
On obtient ainsi l'avantage particulier du procédé faisant l'objet de l'invention d'un accroissement de la limite 'étirage d'environ 25 %, sans que le pouvoir de déformation favorable soit modifié. Le procédé selon l'invention permet d'augmenter notablement la limite d'étirage par la trempe ou d'améliorer les autres propriétés.
Par ailleurs, on peut, quand on utilise par exemple des aciers plus durs ayant des teneurs en C comprises entre 0,3 et 0,4 % avec également 0,2 % de Si et 0,6 % de Mn par l'application du procédé selon l'invention, réduire la tendance à la formation de fissures de trmpe, que peuvent présenter les aciers de ce genre, à un degré tel que l'on puisse soumettre sans danger des profilés à un traitement thermique, sans risque de formation de tensions internes dues à la trempe, même si ces profilés ont une section transversale compliquée. Non seulement on évite ainsi avec certitude les déchets dus à des fissures de trempe, mais on peut obtenir des produits ayant des propriétés notablement améliorées.
Dans tous les cas on obtient, par la possibilité de pouvoir améliorer .des genres d'aciers de qualité 'moindre et par conséquent moins coûteux, des avantages économiques considérables.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple, un mode de réali- sation de l'invention.
La fig. 1 montre, en plan schématique, un dispositif convenant à la mise en oeuvre de l'invention.
Les figs. 2 et 3 montrent, en élévation (parties en coupe) deux modes de réalisation d'une douche. de refroidissement.
Comme visible sur la fig. 1 on fait passer des barres profilées lami- nées rectiligne 1, individuellement ou à plusieurs, placées les unes à c8té des autres mais toujours de manière qu'elles se succèdent continuellement, dans le sens de la flèche x, dans un four de trempe 2 constitué sous la forme d'un four continu ou four tunnel, la vitesse de passage étant réglée de manière telle que la température voulue, supérieure au point Ac3, soit seulement atteinte à l'extrémité de sortie du four.
Quand l'extrémité avant des barres profilées est sortie du four de trempe 2, celles-ci passent dans une ou plusieurs douches de refroidissement brusque 3, de forme annulaire, placées en aval du four, et en- suite dans un four à recuire 4, constitué également sous la forme d'un four continu, la longueur du four à recuire, contrairement à ce qui est montré sur
<Desc/Clms Page number 6>
la fig. 1, pouvant être différente de celle du four de trempe 2. Le four de trempe 2 et le four à recuire 4 comportent des séries de rouleaux 5, 5a pour le transport des barres 1, ces rouleaux étant, avantageusement, actionnés mé- caniquement. Il est toutefois également possible d'utiliser, à la place des séries de rouleaux, d'autres moyens transporteurs à l'intérieur et à l'exté- rieur des fours.
Les fige. 2 et,3montrent des coupes transversales des profilés 6,6a à tremper ou à améliorer, à proximité des douches de refroidissement 3, 3a, ces figures montrant également comment on peut effectuer l'adaptation nécessaire de la forme des douches à des sections transversales de formes différentes des profilés. Les jets du fluide refroidisseur qui sortent des douches, sont incli- nés dans le sens de l'avancement du profilé (voir plus spécialement la fig. 1) et viennent frapper ainsi de tous côtés, en étant inclinés, sur la surface de la barre.
Selon la forme du pourtour interne de la douche 3 ou 3a, les jets du fluide refroidisseur débités par cette douche forment des faisceaux de jets orientés, en pariie, parallèlement et, en partie, d'une manière divergente ou convergente, la densité de ces faisceaux étant adaptée chaque fois aux néces- sités imposées par la section transversale du profilé à tremper, de manière telle qu'aux endroits où la matière à une épaisseur plus grande, on fournisse 'un courant du fluide refroidisseur augmenté en conséquence, de sorte qu'en ces endroits où la paroi a une épaisseur plus grande, on obtienne pratiquement un refroidissement aussi efficace qu'aux endroits où l'épaisseur de la paroi est plus petite.
L'adaptation susdite du courant.du fluide refroidisseur à la forme de la section du profilé et à la répartition des masses dans celle-ci peut être obtenue non seulement par l'influence de l'orientation des différents jets mais également par l'écartement variable des différents gicleurs et/ou par leur em- placement sur une rangée seulement ou suivant plusieurs rangées, comme montré schémaitquement sur les figs. 2 et 3,
Contrairement à ce qui est décrit ou en supplément à ce qui est montré sur les fige* 2 et 3 on peut également utiliser d'autres moyens, par exemple en établissant aux endroits où la matière a une épaisseur plus grande, des gicleurs ayant une section transversale plus importante que ceux utilisés aux endroits où l'épaisseur de la matière est moindre.
Il est évidemment auosi. possble, à l'aide du dispositif refroidisseur décrite d'obtenir des effets de trempage différents pour les diverses parties
<Desc/Clms Page number 7>
d'un profilé quand ces effets sont désirés ou rendus avantageux pour des saisons particulières.