LU84832A1 - Procede de fabrication de fil particulierement pour armatures a beton - Google Patents

Description

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/BL-3479/EM/EG

Revendication de la priorité d'une demande de brevet dfipoaCe en Belgique le 1er juin 1982 «ou» le No 893.382_

BREVET D'IHVENTIOH

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C 2195/8206.

CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN. DE METALLURGIE,

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

Procédé de fabrication de fil particulièrement pour armatures à béton.

La présente invention est relative à un procédé de fabrication de fil machine; de façon avantageuse, le fil machine ainsi fabriqué est utilisé comme armature pour béton et à cet effet, il peut être avantageusement pourvu de nervures.

On sait que le fil généralement utilisé pour la confection d'armatures pour béton est constitué en un acier qui doit avoir la composition chimique voulue et une microstructure permettant l'assemblage et la mise en forme des armatures tout en assurant des propriétés mécaniques satisfaisantes; en général un trai- ---------------...

- 2 - 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 nécessaire de soumettre ce fil à un tel traitement mécanique; en outre, le procédé est applicable à des aciers à bas carbone, ce qui est avantageux au point de vue de la soudabilité des armatures.

Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) le fil quittant la dernière cage du laminoir à une température comprise entre 950eC et 1050°C et qui se trouve à l'état austénitique est soumis à un refroidissement qui abaisse sa température jusqu'à 700 à 900°C, par exemple par traitement à l’eau; b) 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/s., et on le soumet à un refroidissement plus lent, de façon à ramener la température entre 620°C et 720°C.

c) on soumet alors le fil à une troisième phase de refroidissement 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 de jets d'eau finement pulvérisée (brouillard) , soit par immersion dans un bain aqueux.

Suivant une première modalité de l'invention, on règle les conditions de refroidissement au cours du procédé, de telle manière qu'au moment où commence la troisième phase du traitement, l'acier soit partiellement transformé dans le domaine ferritique, la quantité en volume de ferrite étant comprise entre 95 % et 70 %, et de préférence entre 90 % et 80 %.

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La valeur optimale des paramètres choisis pour appliquer le refroidissement dans ses différentes phases dépend de la composition de l'acier et des propriétés finales désirées.

Suivant une deuxième modalité de l'invention, on applique la troisième phase du traitement de refroidissement, de telle manière que l'austénite restante (5 % à 30 %, de préférence 10 % à 20 % en volume) soit transformée en martensite ou bainite.

La durée de la troisième phase de traitement du fil et l'intensité du refroidissement sont avantageusement réglées de telle façon que le fil sorte de cette opération à une température in-| férieure â 350°C; de préférence on opère en faisant passer le fil, étalé en spires non concentriques sur un convoyeur, dans un bain aqueux dont la température est inférieure à 65°C.

Suivant une autre modalité de l'invention, on ajuste la longueur entre le dispositif 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. Dans cette optique, on sait qu'un séjour plus ou moins prolongé sur un convoyeur à l'air calme peut entraîner une différence de vitesse de refroidissement et donc de microstructure et propriétés mécaniques, entre les parties de spires qui se trouvent sur les bords du convoyeur et les parties de spires se trouvant éloi- 5 gnées des bords du convoyeur, c'est-à-dire dans la zone cen- ] ! traie du convoyeur.

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Il est en effet bien connu que lorsque le fil machine est étalé en spires non concentriques sur un convoyeur, la majeure partie du métal des spires est accumulée sous un volume relativement faible, aux deux bordures latérales de la nappe de spires, tandis qu'à la zone centrale de cette nappe, l'accumulation de métal est moindre que sur les bords. Il s'ensuit une différence dans l'allure de refroidissement des spires, les bordures latérales de la nappe se refroidissant moins vite que la zone centrale, ce qui ne favorise pas l'homogénéité de la structure du fil sur la totalité d'une même spire et conduit, pour le fil se trouvant dans la zone centrale, à des propriétés mécaniques différentes de celles obtenues pour le fil se trouvant dans les zones latérales.

Pour remédier à cet inconvénient, il est avantageux suivant l'invention, que pendant tout ou partie de la phase de refroidissement b) du fil déposé sur le convoyeur, la partie de la nappe des spires située dans la zone centrale du convoyeur soit soumise à un refroidissement moins intense que celui des bords de la nappe et que l'on règle la différence de refroidissement, de façon à obtenir une homogénéité de structure du fil sur la totalité de sa longueur.

» Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour réaliser ce re froidissement différentiel. On peut par exemple, au moyen d'un générateur de chaleur, porter, à température appropriée, un fluide gazeux que l'on projette sur la partie des spires se trouvant dans la dite zone centrale, la température du gaz ainsi projeté décroissant progressivement, et de façon appropriée, dans la zone centrale, dans le sens du déplacement du . convoyeur. Tout autre moyen de chauffage de la nappe de spires J situées dans la dite zone centrale peut être utilisé, sans l - 5 - sortir du domaine de la présente invention.

La préférence est toutefois donnée à tout moyen gui, sans apport précis de calories, contribue à ralentir à due proportion, le refroidissement de la dite zone centrale notamment, tous autres facteurs égaux, en y réduisant, par rapport au débit d'agent de refroidissement utilisé pour les bords de la nappe, le débit de ces mêmes agents utilisés pour la dite zone cen- \ traie.

Un autre moyen particulièrement intéressant pour mettre en oeuvre cette modalité du procédé de la présente invention consiste à disposer au-dessus de la zone centrale du convoyeur, et de préférence rien qu‘au-dessus d'elle, à une certaine distance de la nappe de spires et sur tout ou partie de sa longueur, un écran dont l'effet est d'une part, de ralentir la circulation de tout fluide gazeux sur la dite zone centrale et d'autre part, de réfléchir vers la partie supérieure de la zone centrale de la nappe de spires les calories gui en émanent,notamment par rayonnement. Il est également intéressant de prévoir une isolation thermigue de la partie centrale des taques du convoyeur.

Pour compléter ce traitement d'homogénéisation de la structure du fil, on peut encore appliquer un certain refroidissement aux points de la nappe de spires correspondant à la densité maximale de fil, par exemple au moyen d'une fine pulvérisation d'eau (brouillard), ou encore par soufflage.

Dans une mise en oeuvre particulièrement avantageuse du procédé de l'invention, on réalise la première phase du traitement thermique en appliquant au fil un refroidissement intense, mais de courte durée qui a pour effet qu'une couronne superficielle » d'austénite est transformée en martensite ou en bainite; cette J couronne trempée est éventuellement soumise à un revenu sous φ · ( - 6 - l'effet de la chaleur résiduelle dans l’intérieur du fil. Dans ces conditions, les phases b)- éventuellement très réduite -et c) de l'invention ne sont alors plus applicables qu'à la partie centrale du fil (dite coeur) non trempée.

Les figures 1 et 2 sont données à titre indicatif, mais non limitatif pour bien faire comprendre la présente invention.

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La figure 1 représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.

La figure 2 est une micrographie, à grossissement 500, d'un fil traité suivant le cycle de l'invention.

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 dépose (3) du fil en forme de spires non concentriques sur un convoyeur (4), une installation de traitement (5) et, à la sortie du convoyeur (4), une station de reformation de la bobine (6) .

Cette ligne peut comprendre en outre un dispositif d'homogénéisation (non représenté) entre les installations (3) et (5) pour assurer au fil une température aussi uniforme que possible quand * quand il atteint l'installation (5).

Dans le cas du traitement d'un fil de 6 mm, laminé à 75 m/s., de composition suivante : C = 0,08 %, Mn = 0,8 %, Si = 0,15 %, où la température à la sortie du laminoir (1) est de 950°C, la première phase de re-| froidissement d'une durée de 0,2 seconde diminue la température jusqu'à 850°C.

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-ΊΑ ce moment/ le fil est déposé en (3), sur le convoyeur (4) se déplaçant à une vitesse de 0,3 m/s. ,1a densité des spires non concentriques sur ce convoyeur étant de 78 par mètre.

Durant le parcours des spires du fil entre la tête de dépose (3) sur le convoyeur (4) et l'entrée dans l’installation de traitement (5) , la température du fil est abaissée de 850°C à 700°C et le pourcentage de ferrite formée avant trempe est de 88 %.

L'installation de traitement du fil (5) est constituée par un dispositif de recouvrement du fil par une nappe d'eau froide, tel par exemple que le dispositif décrit dans la demande de brevet belge n° 6/47.644 du 16 avril 1982 du demandeur.

A la fin de cette phase, le fil est mis sous forme de bobine compacte en (6) et se refroidit à l'air jusqu'à la température ambiante.

Les propriétés obtenues sont les suivantes : - charge de rupture (R^) : 682 MPa - limite d'élasticité (R ) : 458 MPa e - allongement (A) : 14 %.

Suivant la figure 2, la microstructure est constituée de 88 % il de ferrite (plages blanches) et de 12 % de bainite sous la forme d*îlots de faibles dimensions répartis de façon ho-| mogène (plages noires).

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Claims (6)

1- Procédé de fabrication de fil, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) le fil quittant la dernière cage du laminoir à une température comprise entre 950°C et 1050°C et se trouvant à l'état austénitique, est soumis à un refroidissement qui abaisse *1 sa température jusqu'à 700 à 900°C, par exemple par traitement à l'eau,. b) 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/s., et on le soumet à un refroidissement plus lent, de façon à ramener sa température entre 620°C et 720°C; c) on soumet le fil à une troisième phase de refroidissement, 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 de jets d'eau finement pulvérisée (brouillard) , soit par immersion dans un bain aqueux.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on règle les conditions de refroidissement au cours du procédé, de telle manière qu'au moment où commence la troisième phase du traitement de refroidissement, l'acier soit partiellement transformé dans le domaine ferritique, la quantité en volume de ferrite étant comprise entre 95 % et 70 %, et de préférence entre 90 % et 80 %.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on applique la troisième phase du traitement de refroidissement de telle manière que l'austénite » restante (5 % à 30 %, et de préférence 10 % à 20 % en volume) soit transformée en martensite ou bainite. r - 9 - « * · *

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la durée de la troisième phase de trai- j tement du fil et l'intensité du refroidissement sont réglées 1 de telle sorte que le fil sorte de cette opération à une tem- ! j pérature inférieure à 350ÖC.

5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, I caractérisé en ce quel'on exécute la troisième phase du trai- . - tement de refroidissement en faisant passer le fil, étalé en spires non concentriques sur un convoyeur, dans un bain aqueux dont la température n'est pas supérieure à 65°C.

6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on réalise la première étape (a) du traitement thermique en appliquant au fil un refroidissement intense, mais de courte durée qui a pour effet de transformer une couronne superficielle d'austénite en martensite et/ou bainite, cette couronne étant éventuellement soumise à un revenu subséquent sous l'effet de la chaleur résiduelle dans ____ I l'intérieur du fil. Jj jr i i !