LU82031A1 - Procede de fabrication de fil machine particulierement pour frappe a froid - Google Patents
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Description
I, 1 v BL - 2797/EM/BM C 2005/7912.
| CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM V00R RESEARCH IN DE METALLURGIE,
Association sans but lucratif - vereniging zonder winstoogmei à BRUXELLES (Belgique).
Procédé de fabrication de fil machine particulièrement pour frappe à froid.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de fil machine - de façon avantageuse, le fil machine ainsi fabriqué, est utilisé pour la confection de pièces pour frappe à froid et plus particulièrement de boulons à haute résistance.
Pour une certaine catégorie de pièces métalliques à haute résistance, le procédé de fabrication habituellement mis en oeuvre jusqu'à présent est le suivant : -k / y r ! - 2 - i l i [ - laminage à chaud de fil machine, | - décapage, | - tréfilage ou étirage, - frappe à froid, - traitement thermique, : - parachèvement.
I Dans ce procédé, le fil machine est constitué en un acier qui doit avoir la composition chimique voulue et une microstructure permettant le tréfilage et la frappe à froid ultérieurs.
\
Le traitement thermique confère à la pièce frappée à froid ses propriétés mécaniques finales ; ce ' traitement comprend en général une trempe suivie d'un i revenu.
Ce traitement thermique est nécessaire à cause i du fait que le fil machine disponible actuellement ne peut pas présenter en même temps les propriétés de résistance et de ductilité requises pour obtenir les produits en question.
» ' La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de fil machine possédant à la fois ces deux | propriétés de résistance et de ductilité sans qu'il soit j nécessaire de soumettre ce fil à un tel traitement thermique i ' Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : M a) le fil à traiter est soumis à une température comprise ! entre 950°C et 1050°C et à l'état austénitique, lorsqu’il quitte la dernière caqe du laminoir, i I b) on abaisse la température du fil jusqu'à 800-950°C, par i t exemple par traitement à l'eau, !! 4
i . A
!t ;« - 3 - 5 , f i c) on pose ensuite ce fil sous forme de spires non concentriques, sur un convoyeur dont la vitesse est réglable entre 0,1 et 1,2 m/sec., d) à une certaine distance de l'endroit où le fil a été posé sur le convoyeur, on le soumet à une trempe au moyen soit de jets d'eau, laminaires ou non, soit d’écrans d'eau i ayant une largeur au moins égale au diamètre des spires, soit encore de jets d'eau finement pulvérisée (brouillard) tels que décrits dans le brevet belge n° 853.821 du demandeur, e) les spires sont alors collectées sous forme d'une bobine compacte à une température comprise entre 100°C et 300°C, le trajet entre les lieux de trempe et de reformation de la bobine étant suffisant pour sécher le fil.
Suivant une première modalité de l'invention, on règle les conditions de mise en oeuvre du procédé (notamment la température des spires au moment de leur dépôt sur le convoyeur et le temps de parcours dans l'air jusqu'à la trempe) de telle manière qu'au moment de la trempe, l'acier soit partiellement transformé.dans le domaine ferritique, la quantité en volume de ferrite étant comprise entre 95 % et 70 %.
La valeur optimale des paramètres de température et de temps de parcours précités, dépend de la composition de l'acier et des propriétés finales désirées.
, Suivant une deuxième modalité de l'invention, or effectue la trempe de telle manière que l'austénite restante (5 à 30 % en volume) soit transformée en martensite ou / bainite.
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La durée de trempe du fil et l'intensité du refroidissement sont réglées de telle façon que le fil sorte de cette opération à une température comprise entre 150°C et 3 50°C.
Suivant une autre modalité de l'invention, on : limite la densité des spires sur le convoyeur à 25 spires | au mètre au maximum et on ajuste la longueur entre le dispo sitif de mise en spires non concentriques sur le convoyeur et le dispositif de trempe, ainsi que la vitesse du convoyeur en fonction de la vitesse de laminage et du temps de parcours désiré, dans le but de garantir pendant la trempe, l'homogénéité du refroidissement sur toute la largeur du tapis de spires.
Le fil doit présenter à l'endroit où débute la trempe, une température aussi uniforme que possible. A cette fin, le long du parcours entre la tête de pose des spires sur le convoyeur et l'installation de trempe et en face des point de la nappe de spires correspondant à la densité maximale de -fil, on effectue un refroidissement sélectif au moyen d'une fine pulvérisation d'eau (brouillard).
Les figures 1, 2 et 3 sont données à titre indicatif, mais non limitatif pour bien faire comprendre la présente invention.
La figure 1 représente schématiquement une installation conforme à l'invention.
La figure 2 est relative à un diagramme température - temps du cycle thermique suivant l'invention, appliqué dans un cas d'utilisation bien déterminé.
La figure 3 est une micrographie à grossissement i 500 du fil traité suivant le cycle thermique de la figure 2.
A
/ » - 5 -
Suivant la figure 1, la ligne de traitement située à la sortie de la dernière cage de laminoir 1 comprend une rampe de refroidissement à l'eau 2 d'un type habituellement utilisé, une tête de pose 3 du fil en forme de spires non concentriques sur un convoyeur 4, un dispositif de trempe et à la sortie du convoyeur 4, une station de reformation de la bobine 6.
Cette ligne peut comprendre en outre un dispositif de refroidissement sélectif (non représenté) entre les endroits 3 et 5 pour assurer au fil une température aussi uniforme que possible quand il atteint le dispositif de trempe 5.
Suivant la figure 2, les ordonnées du diagramme représentatif du cycle thermique sont constituées par les températures moyennes de la section du fil et les abscisses sont constituées par le temps en secondes ou par la longueur de la ligne de traitement en mètres.
Ce diagramme est relatif au traitement d'un fil de 5,5 mm, laminé à 75 m/sec., de composition suivante : C = 0,08 %, Mn = 0,8 %, Si = 0,15 %.
Le point 7 représente la température à la sortie du laminoir, soit 1000°C.
La ligne 7-8 représente le refroidissement primaire d'une durée de 0,2 seconde jusqu’à 850°C.
A ce moment, le fil est dépose sur le convoyeur se déplaçant à une vitesse de 1 m/sec., la densité des spires non concentriques sur ce convoyeur étant de 20 par mètre.
La ligne 8-9 est relative au parcours des spires du fil entre la tête de dépose sur le convoyeur et l'entrée dans le dispositif de trempe. La longueur de ce P,™ ... is SO B et » 0. .,ΡΡ. - »...
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r trempe est de 50 secondes. Pendant ce parcours, la température du fil est abaissée de 850°C à 600°C et le pourcen-I tage de ferrite formée avant trempe est de 88,5 %.
Le tronçon 9-10 est relatif à la zone de trempe dont la longueur est de 0,57 m et la durée, pour la traverser | 0,57 sec. Le dispositif de trempe est composé de gicleurs air - eau à fine pulvérisation d'eau (brouillard) disposés ‘ de part et d'autre de la nappe de fil.
La zone 10-11 représente l'opération de séchage dont la durée est de 2 secondes (point 11 = 52,77 sec.).
A la fin de cette opération, le fil est mis sous forme de bobine compacte et se refroidit à l'air jusqu'à la température ambiante.
Les propriétés obtenues sont les suivantes : - charge de rupture (R^) : 503 MPa - limite élastique (R^) : 282 MPa - allongement (A) : 25 %.
Suivant la figure 3, la microstructure est constituée de 88,5 % de ferrite (plages blanches) et de 11,5 % de martensite sous la forme d'îlots de faible dimension répartis de façon homogène (plages noires).
Claims (7)
1. Procédé de fabrication de fil machine pour frappe à froid, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) le fil à traiter est à une température comprise entre 950°C et 1050°C et à l'état austénitique, lorsqu'il quitte la dernière cage du laminoir, . b) la température du fil est abaissée jusqu'à 800-900°C, par exemple à l'eau, c) on pose ensuite ce fil sous forme de spires non concentriques sur un convoyeur dont la vitesse est réglable entre 0,1 et 1,2 m/sec., d) à une certaine distance de l'endroit où le fil a été -posé sur le convoyeur, on le soumet à une trempe au moyen soit de jets d'eau, laminaires ou non, soit d'écrans d'eau ayant une largeur au moins égale au diamètre des spires, soit encore de jets d'eau finement pulvérisée (brouillard), e) les spires sont alors collectées sous forme d'une bobine compacte à une température comprise entre 100°C et 300°C, le trajet entre les lieux de trempe et de reformation de la bobine étant suffisant pour sécher le fil.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle les conditions de mise en oeuvre du procédé (notamment la température des spires au moment de leur dépôt sur le convoyeur et le temps de parcours dans l'air jusqu'à la trempe) de telle manière qu'au moment de la trempe, l'acier soit partiellement transformé dans le domaine ferritique, la quantité en volume de ferrite étant comprise entre 95 % et 70 %,
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on effectue la * trempe de telle manière que l'austénite restante (5 à 30 % en volume) soit transformée en martensite ou bainite. 0 - 8 - *
4. Procédé suivant l'une ou 1' autre des « revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la durée de I trempe du fil et l'intensité du refroidissement sont réglés Ide telle sorte que le fil sorte de cette opération à une température comprise entre 150°C et 350°C.
5. Procédé suivant l'une ou l'autre des , revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on limite la densité des spires sur le convoyeur à. 25 spires au mètre Îau maximum.
|: 6. Procédé suivant l’une ou l'autre des reven- l; dications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on adapte la longuei entre la tête de pose de ces spires sur le convoyeur et l'installation de trempe ainsi que la vitesse du convoyeur S en fonction de la vitesse de laminage et du temps de par cours désiré.
7. Procédé suivant l'une ou l'autre des reven-. dications 1 à 6, caractérisé en ce que le long du parcours entre la tète de pose des spires sur le convoyeur et 1'ins-| tallation de trempe et en face des points de la nappe de spia correspondant à la densité maximale de fil, on effectue un t refroidissement sélectif au moyen d'une fine pulvérisation | d'eau (brouillard). : - ~f*~ ~: · | ! |
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