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CENTRE NATIONAL DE RECHERCHES METALLURGIQUES,
Association sans but lucratif à Bruxelles (Belgique) Procédé pour la fabrication de ronds à béton à haute limite élastique et à soudabilité améliorée.
La présente invention est relative à un procé- dé pour la fabrication de ronds à béton à haute limite élastique et à soudabilité améliorée.
Les tendances actuelles que l'on peut observer en matière de ronds à béton présentent un certain nombre de ca- ractéristiques bien marquées.
On constate par exemple que l'utilisation de ronds à béton de faible diamètre est actuellement en période de croissance et cela pour plusieurs raisons. parmi lesquelles on peut citer le développement des éléments de construction préfa- briqués fortement allégés et l'emploi de plus en plus fréquent
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de treillis soudés dans la construction des routes.
Par ailleurs. les fonds à hautelimite élastique et à haute soudabilité sont particulièrement car ils permettent précisément l'allègement des constructions et spécialement celle des éléments préfabriqués. De tels ronds sont également appréciés, lorsqu'ils présentent une benne aptitude aux opérations de pliage-dépliage ainsi que la possibilité d' .être soudés sur chantier. même dans de mauvaises conditions climatiques (par ex. aux 'basses températures).
Les différentes exigemces exprimées actuelle- ment par les utilisateurs. se traduisent donc par un certain nombre de qualités et propriétés que le fabricant a pour tâche de conférer aux rends à béton. notamment une haute limite élas- tique. une bonne ductilité, une adhérence améliorée. une 'bonne soudabilité et dans certains cas une bonne resistance à la fa- tigue. On peut remarquer en passant que les caractéristiques exigées sont parfois incompatibles si l'on s'en tient aux pro- cédés usuels de fabrication.
Divers types d'aciers ont déjà été proposés pour satisfaire à ces exigences. On peut par exemple citer : a) les ronds à béton en acier contenant de 0.28 à 0.32 % C et 1.5 Mn, refroidis à l'air à la sortie du laminoir. b) des ronds à béton de même nuance que ci-dessus mais avec une addition d'éléments "dispersoïdes", qui. suivant la teneur en carbone permettent soit d'augmenter la limite élastique de la nuance, soit à limite élastique égale. d'en améliorer la soudabilité. c) les ronds torsadés en acier doux pour lesquels l'augmenta- tion de résistance est obtenue par Écrouissage.
Toutefois ces différents aciers présentent à un ou à l'autre titre certains inconvénients, Les aciers repris sous a) et b) présentent une soudabilité d'autant plus basse. que leur résistance à la rupture est plus élevée. ce qui a pour- effet de limiter vers le haut les valeurs de résistance que l' on peut obtenir tout en conservant une valeur minimale pour la soudabilité.
On a également observé que certains de ces aciers à hautes valeurs de résistance à la rupture présentaient parfois
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'une résistance à la fatigue assez médiocre. Le prix. de revient de l'acier mentionné sous c) est supérieur à celui des deux aciers précités: par ailleurs. ses propriétés de résistance. obtenues par écrouissage risquent d'être détériorées dans les zones affectées thermiquement par les soudures Éventuelles- La présente invention a pour objet un procédé permettant d'éviter tous ces inconvénients.
¯¯Le procédé. objet de la présente inventior est essentiellement caractérisé en ce que. à la sortie du laminoir délivrant l'acier sous forme de rond à béton. le dit acier est soumis à un traitement consistant en une trempe isotherme dans le domaine bainitique.
Il a été constaté qu'un tel traitement appliqué à un acier de composition appropriée permettait d'obtenir simul- tanément une résistance à la rupture et une ductilité particu- fièrement élevées.
Rappelons ici que soumettre-un acier à une trempe isotherme bainitique consiste à refroidir brutalement cet acier. se trouvant à une température correspondant au domaine austénitique. jusqu'à une température correspondant au domaine bainitique et à le laisser se transformer entièrement à cette température.
La mise en oeuvre du procédé de l'invention @ peut s'effectuer aisément de la manière suivante.
A la sortie de la cage finisseuse. on dis- pose une série de rampes de refrcidjssement à l'eau judicieu- sement espacées. Le rond à béton sortant: du laminoir-passe successivement sous chaque rampe où il est refroidi; entre deux rampes successives le rond à béton traverse un espace à l'air libre d'une-longueur appropriée.
Les dimensions et dispositions du dispositif de refroidissement dépendent de plusieurs facteurs et obéissent à un certain nombre de critères généraux.
Parmi ces facteurs. on peut citer : - la composition de l'acier; - le diamètre du rond; - la vitesse de sortie du rond hors du train de laminoir:
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l'efficacité des rampes de refroidissement: les propriétés mécaniques désirées.
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Lt..", cr:i1J-reb généraux auxquels 1'insta]]ation doit répondre comprennent notamment
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- éviter la trempe m=rTe.n>1;ique du rend. ce qui conditionne la longueur de chaque rampe et de chaque intervalle entre rampes: - obtenir un gradient thermique aussi faible que possible entre peau et coeur:
- obtenir une vidasse moyenne de refroidissement du rond béton supérieure à la vitesse critique de trempe bainitique de la nuance d'acier utilisée* mais inférieure à la vitesse
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de trempe produisant de la martensîte; - maintenir la température du rond aussi homogène que possible lorsque commence la transformation isotherme: - le rond à béton ayant quitté les rouleaux convoyeurs faisant suite aux rampee. est dirige sur une aire dite de refroidisse- ment;
-il y a lieu de ralentir la vitesse de ce refroidissement afin que la transformation de l'acier conserve le plus long,-- temps possible le caractère isotherme désirée
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La figure- ci-aprcs donnée à titre d'exeaple non limitatif montre le diagramme de refroidissement obtens suivant l'invention pour un acier contenant eà.2 % C ,t ] 5 :; Mn. Le-a .ordonnée$ ont graduées en l1eç;:r6s centigrades. Les abscisses indiquent 1s tempe en secondes. L'acier se présente sous la forme d'un rond de 14 mm de dîaî,,ètre. et est latuinê à la vi5se de 7 lu/sec. ,= La sens 1 rqprésnte la zone-dez &mp5 de refroidisRsa'!; La. zone II ;r('i"ré:'3'.H 1#: scp di,ii 'ï'eHïji.us; coovcycui's 1-& son: 1 r! :;"'p;'0'N}t(. l'air.<. de f#fro:dtg!'.M<:-H!'..
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opératoires réalisées, la transformation isotherme se trouve dans le domaine bainitique (partie 2bis).
La courbe 3 présente une petite portion 5 sous la limite supérieure de la zone martensitique. II y a donc appa- rition d'un faible pourcentage de martensite. qui cependant subit un revenu immédiatement après (partie 6). Les risques de tapure sont d'autant plus faibles que la teneur en C est petite.
Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer : - Obtention d'une large gamme de résistance pour la même nuance d'acier, par simples modifications de la température de trempe bainitique.
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#-#og-i'ce d'obtenir une même résistance au moyen d'un acier contenant moins de C. ce qui améliore la soudabilité de l' acier,, - Meilleure homogénéité dans le mets.!.
Structure affinée. ce qui améliore la résistance à la fatigue.
Tous ces avantages peuvent être obtenus sans augmenter les coûts de fabrication. La mise en oeuvre du procédé ne nécessite que des transformations mineures dans le train de laminoir.
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REVEKDICATIOKS.
1. Procédé pour la fabrication de ronds à béton en acier à haute limite élastique et à soudabil-'Lté amÉlicTe. caractérisé en ce qu'à la sortie du laminoir délivrant l'acier sous forme de rond à 'béton., le dit acier est soumis à un traite-
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