LU84263A1 - Procede pour la fabrication d'armatures a beton en acier,a proprietes ameliorees - Google Patents

Description

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Revendication de ia priorité 9Λ6ο5 de(s) demandeC«^correspondants) déposée(sj) en —(bfßcpöxif__ le_*?jffliïU_ sous le n° cfcfff· $^5._pf * · - 1 - C 2151/8107 CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif -Vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).

Procédé pour la fabrication d'armatures à béton en acier, à propriétés améliorées.

La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication économique d'armatures à béton en acier, ayant à la fois une limite d'élasticité et une ductilité élevées, ainsi que, si on le dé-* sire, une bonne soudabilité; cette fabrication est assurée au moyen d'un traitement de refroidissement brusque appliqué pendant ou immédiatement après le laminage.

On sait que le lamineur désirant résoudre le problème qui vient d^être posé doit tenir compte de plusieurs contraintes qui lui sont imposées. En premier lieu, son installation de laminage fixe pratiquement la vitesse et la température de sortie des barres; en outre, le lamineur dispose d'un emplacement limité pour l'installation éventuelle d'un dispositif de refroidissement. / Γ Ί - 2 -

Il existe déjà plusieurs solutions pour arriver à un compromis entre les propriétés mécaniques d'une part et le prix de revient d'autre part.

Une première solution consiste à produire des barres en acier "naturellement dur" dont la limite d'élasticité est obtenue par addition de carbone (par exemple 0,35 %) et de manganèse (par exemple 1,3 %) : ces aciers présentent une limite d'élasticité acceptable (.2 420 MPa) , mais leur allongement et leur aptitude au pliage sont relativement faibles et leur soudabilité nettement insuffisante.

Pour améliorer la soudabilité, il faut diminuer la teneur en carbone, ce qui entraîne une diminution de la limite d'élasticité.

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Pour compenser cette diminution de la limite d'élasticité, il existe deux moyens connus.

Le premier consiste à incorporer à l'acier des éléments de microalliage, tels que du niobium ou du vanadium. Cette technique est cependant coûteuse, en raison du prix des éléments d'alliage.

Le second moyen est d'aeorôître la limite d'élasticité de l'acier par une opération de déformation à froid, notamment par torsion, de la barre. Outre les frais qu'entraîne également une telle ' opération, le gain de limite d'élasticité est réalisé au détriment de l'allongement.

Le procédé de la présente invention prend place parmi la technique récente consistant à appliquer aux armatures à béton laminées à chaud, pendant ou immédiatement après le laminage, un refroidissement brusque, limité dans le temps, de façon à produire dans la barre une couche superficielle de martensite ou de bainite; cette "trempe" est suivie d'un refroidissement au cours duquel le coeur de la barre, c'est-à-dire la partie non atteinte par le refroidissement brusque, se transforme en ferrite et carbures. En' limitant judicieusement la durée de refroidissement brusque, iXg/ (f ί » - 3 - est en outre possible de conserver de la chaleur dans le coeur de la barre et de créer dans la section de celle-ci un gradient de température tel qu'il se produise, au cours du dit refroidissement ultérieur, un revenu de la couche superficielle martensi-tique ou bainitique. Une telle limitation judicieuse de la - durée du refroidissement brusque peut être assurée en visant une température déterminée de coeur, à la fin de la phase de refroidissement brusque; pratiquement, la conduite d'une telle opération peut être assurée en observant la température de la surface à l'endroit de la barre oü l'on constate un réchauffement dû à 5 l'apport de calories venant du coeur.

Un tel procédé, communément appelé de "trempe et auto-revenu", peut donc être mis en oeuvre - dans une installation déterminée aux spécifications connues pour fabriquer des armatures définies - à partir de la caractéristique constituée par la température de "coeur" à la fin de la phase de refroidissement brusque; il a été revendiqué ailleurs que cette température devait être d'environ 850°C, pour réaliser une combinaison, considérée comme optimale, de limite d'élasticité et d'allongement de l'armature.

La mise/en pratique de cette combinaison conduit évidemment à la fabrication d'armatures de qualité améliorée; en possession de cette condition de mise en oeuvre, le praticien sélectionne lui-même les moyens à utiliser pour obtenir la dite température visée.

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Le procédé qui fait l'objet de la présente invention vise à préciser pour chaque type de produit les paramètres, caractéristiques d'une installation de refroidissement brusque, grâce auxquels les armatures présentent les propriétés visées. On sait que ces paramètres sont d'une part, l'intensité du refroidissement brusque, c'est-à-dire la densité moyenne de flux calorifique, pris ici entre 800°C et 600°C# communément désignée par φ et exprimée en MW/m2, et d'autre part la durée du refroidissement brusque, désignée par t et exprimée en secondes.

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Ce procédé est particulièrement applicable pour fabriquer des / armatures en acier ayant des propriétés mécaniques répondant à/y - 4 - f » des normes de qualité, par exemple une limite d'élasticité comprise entre 400 et 600 MPa et un allongement au moins égal à 14 %.

Le procédé de fabrication d'armatures en acier, qui fait l'objet ! de la présente invention, dans lequel on refroidit brusquement les barres pendant ou immédiatement après le laminage, est essentiellement caractérisé en ce que les paramètres φ et t de réglage du refroidissement brusque, satisfont simultanément les * conditions suivantes : 0,45 d - 0,4 < φ . t < 0,82 d + 0,6 logç>>- 0,964 . log d + 2,098 dans lesquelles d représente le diamètre de la barre traitée, exprimé en mm.

Le procédé suivant l'invention permet d'obtenir les produits les plus intéressants en ce qui concerne la combinaison des propriétés mécaniques : d'une part, le volume de la zone de martensite/bainite ainsi que son degré d'adoucissement par l'auto-revenu, sont tels qu'il conduisent à une limite d'élasticité élevée; d'autre part, l'allongement est toujours dans les limites recherchées.

* Un premier exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention, concerne la fabrication de barres de 20 mm de diamètre qui quittent le laminoir à une vitesse de 12 m/s et à une température de 1050°C. Pour des raisons de soudabilité et d'économie, " la composition chimique de l'acier est comprise dans une four chette déterminée, par exemple 0,10 - 0,20 % C, 0,8 - 1,3 % Mn. Dans le cas considéré, l'acier contenait 0,13 %C et 1,2 % Mn; à l'état brut de laminage, il présentait une limite d'élasticité d'environ 365 MPa et un allongement de 22 à 24 %.

Pour réaliser des armatures à béton présentant une limite d'élasticité et une ductilité améliorées, le lamineur choisit, S selon ses possibilités de matériel et d'espace disponible, une// I * - 5 - installation dont l'intensité de refroidissement brusque et la longueur (donc la durée de traitement) répondent aux conditions énoncées, soit : φ g 1 MW/m2 8,6 < φ t < 17

Le choix d'une installation dont la densité moyenne de flux calorifique entre 800 et 600°C est de 10 MW/ra2 et la longueur de 12 m, conduira à une limite d'élasticité de 500 MPa et un allon-B gement de 20,6 %; le choix d'une installation dont les caractéristiques sont ψ = 8,4 MW/m2 et L = 20,5 m fournira une armature à béton présentant une limite d'élasticité de 550 MPa et un allongement de 18,5 %. Dans ce cas, la durée de traitement était de 1,7 secondes et le produit φ . t valait 14,35.

Un second exemple est relatif à la fabrication de barres de 8 mm de diamètre, quittant le laminoir à une vitesse de 18 m/s et à une température d'environ 1000°C. L'acier contient 0,18 % C et 0,8 % Mn; à l'état brut de laminage, il présente une limite d’élasticité de 325 MPa et un allongement de l'ordre de 30 %.

Dans cé cas, les limites imposées par le procédé de l'invention sont î Ç g 17 MW/m2 3,2< φ. t < 7,16 2

Si on choisit une installation assurant un φ - 17 MW/m avec une longueur de traitement L = 4,5 m, on obtient des barres ayant une limite d'élasticité de 500 MPa et un allongement de 18 %. Dans ce cas, la durée du traitement était de 0,25 s et le produit ψ .t valait 4,25. On a obtenu les mêmes propriétés avec un φ = 25 MW/m2 et une durée de traitement de 0,17 secondes, soit une longueur de refroidissement brusque de 3 m. /

Claims (1)

1. Procédé pour la fabrication d'armatures à béton en acier, ayant une limite d'élasticité comprise entre 400 et 600 MPa et un allongement au moins égal à 14 %, dans lequel on refroidit brusquement la barre d'armature en acier, pendant ou immédiatement après le laminage, caractérisé en ce que les paramètres de réglage du refroidissement brusque, à savoir la densité moyenne de flux calorifique entre 800 et 600°C, désignée par φ et exprimée en MW/fo2, et la durée du refroidissement, désignée par t t et exprimée en secondes, satisfont simultanément les conditions suivantes : 0,45 d - 0,4 < φ. t < 0,82 d + 0,6 iog φ 2.- 0,964 log d + 2,098 dans lesquelles d représente le diamètre de la barre, exprimé en mm. Dessins :__planches ___£......pages dont .....page de garde —5.......pages de description ’ .......<1— pages de revendications —abrégé descriptif Luxembourg, le .ΒΑηκ Le mandataire : Charles München \