"Procédé pour le traitement du fil machine".
La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication, et plus particulièrement pour le traitement, du fil machine en acier.
On sait que la qualité du fil machine résulte de l'ensemble de
diverses conditions que présente le fil, parmi lesquelles on citera, entre
autres, ses propriétés mécaniques et notamment sa tréf Habilité, dues
à la microstructure de l'acier, l'homogénéité transversale et en long de
cette microstructure et enfin l'aspect de surface du fil et spécialement
<EMI ID=1.1> Parmi ces conditions, la nature de la calamine, la microstructure du fil et l'homogénéité de cette microstructure dépendent, pour une composition donnée, presque exclusivement du traitement subi par le fil dans les dernières cages du laminoir et de l'allure de refroidissement du fil à la sortie du laminoir; du contrôle de cette allure de refroidissement, qui est précisément le problème auquel le procédé de l'invention apporte une amélioration intéressante, va donc dépendre la qualité du fil machine.
Au cours de ces dernières années, de nombreux procédés ont été proposés pour améliorer cette qualité; les principaux buts visés étaient l'augmentation de la résistance, l'accroissement de la tréfilabilité et une meilleure homogénéité de la microstructure de l'acier.
Pratiquement, on pouvait considérer que ces problèmes étaient résolus depuis longtemps en appliquant au fil machine le traitement dit de "patentage".
Cette opération de patentage, généralement effectuée en tréfilerie, est cependant coûteuse surtout lorsqu'elle porte sur de faibles tonnages de fils, ce qui explique l'intérêt de la réalisation de cette opération à la sortie du laminoir lui-même, spécialement lorsqu'il s'agit de fil machine ayant un diamètre égal au minimum réalisable au laminoir, soit entre 5 mm et
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réalité deux patentages, l'un au diamètre de livraison (ou "prépatentage"), l'autre avant la mise à dimensions finales.
Pour supprimer cet inconvénient du coût de l'opération de patentage, on a déjà proposé divers procédés de refroidissement contrôlé, par exemple la projection d'un réfrigérant liquide ou le soufflage d'un agent gazeux sur le fil généralement disposé en spires non serrées. Les plus intéressants des procédés de ce genre actuellement connus, et d'ailleurs généralement réservés au fil machine en acier dur, c'est-à-dire en acier dont la teneur en carbone est comprise entre 0, 4 % et 0, 85 %, ne permettent toutefois de supprimer que le prépatentage signalé ci-dessus;
ces procédés diminuent l'épaisseur de la couche de calamine formée sur le fil sans cependant éliminer le décapage en tréfilerie; enfin, s'ils assurent une homogénéité en long du fil acceptable, celle-ci est encore inférieure
<EMI ID=3.1> A côté de ces procédés, dont plusieurs fonctionnent au stade
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permis d'obtenir des résultats satisfaisants en ce qui concerne la structure du produit. A son passif, cette technique du. fil fluidisé comporte cependant divers inconvénients parmi lesquels en peut citer le coût élevé des frais d'installations et des frais d'entretien en raison de la circulation de matières relativement abrasives, ainsi que la complexité de la technologie. Par ailleurs, l'homogénéité de température dans le lit fluidisé constitue un problème difficile à résoudre; or, cette homogénéisation est capitale, car elle conditionne l'homogénéité recherchée des propriétés du fil.
Ceci explique que les recherches aient été poursuivies et, dans
ce domaine, le demandeur a préconisé un procédé original sur lequel on reviendra plus loin (brevet belge n[deg.] 737.682 du 19.8. 1969).
Parallèlement aux efforts déployés pour éliminer la coûteuse opération de patentage, de nombreuses recherches étaient réalisées pour augmenter les propriétés mécaniques des produits laminés longs (barres
et fil) également par un traitement dès la sortie du laminoir à chaud.
On savait en effet que, pour améliorer les propriétés et notamment la ductilité d'un acier, il faut diminuer sa teneur en carbone et en manganèse, ce qui, concurremment, provoque une diminution de sa résistance à la
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un traitement de refroidissement approprié, appliqué de préférence directement sa sortie du train de laminoir, ce qui permet, dans une certaine mesure, de relever la charge de rupture du produit.
Or, lorsque le refroidissement de ces laminés (notamment du fil) s'effectue par convection ou rayonnement, la loi du refroidissement du produit laminé ne dépend quasi que du diamètre du produit, ce qui a pour conséquence que, pour un produit d'un diamètre déterminé, il faut, pour modifier sa limite élastique ou sa charge de rupture, faire appel à d'autres procédés pour compléter l'action du refroidissement pur et simple.
Dans cette optique, le demandeur a revendiqué ailleurs (brevet
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façon intéressante les propriétés mécaniques de l'acier, sans que les teneurs en carbone et en manganèse augmentent de façon inacceptable.
Dans ce procédé, dès la sortie de la cage finisseuse d'un laminoir, on soumet le produit laminé à une trempe superficielle au moyen d'un fluide de refroidissement approprié; on règle les conditions du dit refroidissement pour que, à la sortie de la zone de refroidissement par le fluide, le coeur du laminé se trouve à une température encore suffisante pour que l'on puisse grâce à elle et par la suite, d'une part réaliser un revenu de la couche superficielle trempée et, d'autre part, assurer la transformation
de l'austénite en ferrite et carbures dans la partie/centrale du produit laminé.
Selon les conditions de mise en oeuvre de ce procédé, la couche superficielle due à la trempe est constituée de martensite et/ou de bainite.
Du point de vue pratique, on obtient le refroidissement désiré du laminé en choisissant les dispositifs de refroidissement et en ajustant de façon adéquate la longueur et la disposition de ces dispositifs, par exemple des rampes de refroidissement, dans lesquels défile le produit venant du laminoir.
Appliqué tel quel au fil machine, ce procédé de traitement par trempe et auto-revenu permet donc d'améliorer la qualité du produit et notamment sa charge de rupture; on a toutefois constaté que, en ce qui concerne la tréfilabilité et l'homogénéité de structure, le procédé en question ne permettait pas d'atteindre les résultats obtenus par le patentage et que l'on recherche par ailleurs, ainsi qu'on l'a rappelé plus haut.
Pour obtenir au moins l'ensemble des résultats satisfaisants
que fournissent les procédés de trempe d'une part et de patentage d'autre part, le demandeur a imaginé de mettre en oeuvre, en combinaison avec son procédé de trempe superficielle d'auto-revenu, un autre mode de traitement du fil machine, qu'il a revendiqué antérieurement dans le brevet
<EMI ID=7.1> Dans ce mode de traitement, le fil machine est soumis dès sa sortie du laminoir à un refroidissement brusque jusqu'à une température comprise entre 500[deg.]C et 850[deg.]C, enroulé et introduit dans un bain aqueux porté à sa température d'ébullition, sinon à une température proche; de préférence, le bain contient en suspension et/ou en solution des matières telles que des sels (chlorure de calcium ou silicate de soude ou tétraborate de sodium par exemple) ou des substances tensio-actives.
Ce procédé de traitement en bain aqueux chaud peut être mis en oeuvre aussi bien en conservant les spires sous forme non serrées, par exemple étalées sur un transporteur circulant dans un bac, qu'en formant des bobines compactes, par exemple en resserrant les spires au fond d'une cuve.
Le traitement du fil machine par refroidissement brusque et immersion dans de tels bains permet d'obtenir d'excellents résultats grâce au caractère homogène de l'application de l'agent refroidissant contenu dans la cuve et aux qualités intrinsèques de cet agent; on peut, en choisissant judicieusement la nature, la composition et la température du bain, déterminer les conditions optimales pour contrôler le refroidissement du fil en vue de conférer à ce fil la qualité recherchée.
Basée sur le procédé d'immersion en bain aqueux chaud qui vient d'être rappelé, la présente invention a pour objet une mise en oeuvre perfectionnée du procédé de traitement du fil machine, par trempe superficielle et auto-revenu permettant d'améliorer encore la qualité du fil ainsi élaboré.
Le procédé pour le traitement de fil machine, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que, dès sa sortie du laminoir, on soumet le fil machine à une phase de refroidissement brusque, consistant à soumettre le fil à une trempe superficielle martensitique et/ou bainitique, au moyen d'un fluide de refroidissement approprié, en ce que l'on règle les conditions du dit refroidissement brusque pour que, à la sortie
de la zone de trempe, le coeur du fil se trouve encore à une température telle qu'il soit possible d'une part de réaliser un revenu de la couche marten-
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l'on soumet alors le fil à une phase de refroidissement calme assurant l'auto-revenu du fil, en ce que l'on introduit ensuite le fil machine dans une cuve contenant un bain aqueux porté à une température proche de sa température d'ébullition, et de préférence égale à celle-ci, bain tenant de préférence en solution et/ou en suspension des matières telles que des sels ou des substances tensio-actives, et en ce que l'on règle les conditions d'immersion et de séjour du fil dans le bain pour assurer la transformation allotropique de l'acier.
Suivant une mise en oeuvre avantageuse de l'invention, on réalise
la trempe superficielle du fil machine en utilisant une installation à haut coefficient de transfert calorifique; on peut notamment ainsi employer une série de dispositifs ou "canons" de trempe placés à très faible distance
l'un à la suite de l'autre et dans lesquels défile le fil à traiter. Le fluide
de refroidissement utilisé est avantageusement de l'eau.
Suivant une modalité préférentielle du procédé suivant l'invention,
on réalise la phase d'auto-revenu du fil trempé qui précède l'immersion du
fil dans le bain en faisant séjourner le dit fil sur un convoyeur, ment dans une enceinte dite "de revenu" de température appropriée.
Suivant l'invention, on contrôle avantageusement les conditions opératoires de la phase d'auto-revenu du fil en réglant la vitesse de circu- lation du convoyeur et/ou la longueur de l'enceinte éventuelle de revenu et/
ou la température et/ou le gradient de chauffage dans la dite enceinte.
La durée de la phase de revenu du fil est déterminée en fonction notamment de la composition de l'acier, des conditions opératoires de la trempe superficielle et des propriétés mécaniques visées; suivant l'invention,
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Suivant l'invention, la phase du procédé consistant à traiter le fil en spires par immersion dans un bain aqueux chaud, et de préférence à ébullition, peut être réalisée de quelque manière que ce soit, avec le fil
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suspendues sur un convoyeur.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour le traitement du fil machine, caractérisé en
ce que, dès sa sortie du laminoir, on soumet le fil machine à une phase de refroidissement brusque consistant à soumettre le fil à une trempe superficielle martensitique et/ou bainitique au moyen d'un fluide de refroidissement approprié, en ce que l'on règle les conditions du dit refroidissement brusque pour que, à la sortie de la zone de trempe, le coeur du fil se trouve encore à une température telle qu'il soit possible d'une part de réaliser un revenu de la couche martensitique et/ou bainitique et d'autre part d'assurer la transformation de l'austénite en ferrite et carbures dans la partie centrale du fil, en ce que l'on soumet alors le fil à une phase
de refroidissement calme assurant l'auto-revenu du fil, en ce que l'on introduit ensuite le fil machine dans un bain aqueux porté à une température proche de sa température d'ébullition, et en ce que l'on règle les conditions d'immersion et de séjour du fil dans le bain pour assurer la transformation allotropique de l'acier.