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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A UN 'PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE, DE
L'ACIER, AU SILICIUM.
La présente invention se rapporte au traitement thermique de l'a- cier au silicium. Elle a particulièrement trait au traitement thermique de l'acier au silicium à température élevée. L'invention envisage un perfection- nement à un traitement thermique de l'acier au silicium à température élevée qui élimine les désavantages des procédés antérieurs.
On traite à chaud l'acier au silicium sous forme de feuilles (de tôles ou de bandes) à température élevée (871 C et au-dessus) non seulement pour éliminer les contraintes dues au laminage, mais également pour augmen- ter les propriétés électriques de l'acier. Ainsi que cela est bien connu dans la technique, un traitement de ce genre pose un problème sérieux en ce qui concerne le support de l'acier au silicium chauffé. Les éléments trans- porteurs et l'acier sont à température élevée et on a constaté que des élé- ments transporteurs tels que des rouleaux de support de composition courante tendent à recueillir des accrétions de matière provenant de l'acier qui vien- nent former des bosses sur l'acier passant sur ou autour des éléments du transporteur.
Lors du traitement thermique de l'acier au silicium à tempéra- ture élevée, plus la teneur de l'acier en silicium est élevée, plus le pro- blème s'intensifie. Toutefois, le phénomène de la formation des accrétions est complexe et est également influencé par la tension de la bande passant autour des rouleaux lorsque l'acier est sous forme de bande, la composition et la température de l'atmosphère, ainsi que la nature de la surface du rou- leau. On a donné une solution de ce problème dans le brevet américain n 1.951.766. Ce brevet préconise l'utilisation de pièces rapportées en matière réfractaire, par exemple des pièces rapportées en carbure de silicium dans les éléments transporteurs du four, les pièces rapportées en matière réfrac- taire.servant à supporter la pièce à travailler passant dans le four.
Bien qu'il ne se forme pas de revêtements d'oxyde sur les pièces rapportées en carbure de, silicium et que ces éléments transporteurs soient satisfaisants pour recuire des tôles, on a constaté que dans les fours de traitement ther- mique en continu de bandes, dans lesquels la bande d'acier au silicium est
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en cours de traitement à température élevée, il se forme à l'endroit où la bande s'enroule autour des rouleaux sous tension, une certaine accrétion, même sur les pièces rapportées en carbure de silicium. En outre, la prévi- sion et l'application des pièces rapportées en matière réfractaire entrai- nent un travail et une dépense sensibles.
Dans les demandes de brevets américains n 65.324, déposée le 15 décembre 1948, et n 71.886 déposée le 21 janvier 1949, on a décrit des éléments transporteurs de four comprenant un corps métallique revêtu d'un revêtement d'oxyde sur ses parties entraînant la pièce à travailler, ces revêtements d'oxyde empêchant la formation d'accrétions sur les éléments transporteurs. Bien que les éléments transporteurs de ces demandes de bre- vet se soient révélés satisfaisants, particulièrement dans les atmosphères hautement oxydantes ou dans les gammes inférieures de tension appliquées à la bande, la demanderesse a envisagé un perfectionnement qui a une plus grande application.
Grâce à ce perfectionnement, la demanderesse empêche la formation d'accrétions sans qu'il y ait nécessité de prévoir soit des pièces rapportées en carbure de silicium, soit des éléments transporteurs revêtus d'oxyde. Dans la mise en oeuvre du perfectionnement conforme à l'in- vention, la demanderesse utilise de manière désirable un élément transpor- teur perfectionné qui présente une résistance matériellement accrue en rai- son de la quantité d'alliage à haute température coûteux utilisée pour sa fabrication.
La demanderesse a constaté que si les parties venant en contact avec la pièce à travailler des éléments transporteurs sont carbonées, elles constituent un support approprié, ont une durée satisfaisante et ne recueil- lent pas d'accrétions. La demanderesse a constaté que le traitement thermi- que à température élevée de l'acier au silicium qui est supporté par du carbone pendant le traitement thermique peut être mis en oeuvre effective- ment et efficacement tandis que le carbone supportant l'acier a une longue durée et est de structure robuste.
Par exemple, lorsque l'on fait décarburer de l'acier au sili- cium, il est de préférence sous forme de feuille et est de manière désira- ble constitué par de l'acier en bande. Il se déplace de préférence en con- tinu à travers une chambre, sous des conditions de décarburation, la cham- bre renfermant de manière désirable une atmosphère d'hydrogène, et est à une température supérieure à 871 C pendant au moins une partie de son dé- placement dans la chambre. La demanderesse fait supporter la bande par du carbone au cours de son déplacement dans la chambre.
De manière désirable, on tire en continu la bande d'acier au silicium autour de rouleaux rotatifs à travers la chambre de décarburation et on prévoit, sur les rouleaux, des parties carbonées supportant la pièce à travailler et qui viennent en con- tact avec la bande d'acier au silicium et la supportent pendant son'déplace- ment dans la chambre. Les rouleaux peuvent être constitués par des rouleaux garnis de carbone coopérant avec la bande de manière que, seul le carbone, touche celle-ci dans la chambre de décarburation. Les rouleaux peuvent être garnis soit de graphite, soit de carbone amorphe, chacune de ces matières présentant des avantages. Le graphite est plus résistant que le carbone a- morphe au point de vue compression et cisaillement, est plus facilement usi- né et résiste davantage à l'oxydation.
Le carbone amorphe est plus résistant à l'usure et est moins coûteux. D'autres détails, objets et avantages de la présente invention apparaîtront au fur et à mesure au cours de la descrip- tion qui va suivre d'un de ses modes de mise en oeuvre préférés.
Sur le dessin annexé, la demanderesse a illustré un procédé ac- tuel préféré de mise en oeuvre de l'invention et a représenté l'appareillage préféré permettant cette mise en oeuvre.
La figure 1 est une vue schématique d'une chambre de décarbura- tion montrant comment la bande est supportée lors de son passage dans celle-
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La figure 2 est une vue partiellement en élévation et partielle- ment en coupe transversale axiale de l'un des rouleaux utilisés pour suppor- ter la bande dans la chambre de décarburation; la figure 3 est une vue en bout du rouleau représenté sur la fi- gure 2.
En se référant plus particulièrement au dessin, et d'abord à la figure 1, on voit qu'on y a représenté une chambre de four, désignée dans son ensemble par le nombre de référence 20 et à travers laquelle la bande 21 d'acier au silicium est adaptée pour être tirée, la bande passant sur une série de rouleaux à la partie supérieure du four et au-dessous d'une sé- rie de rouleaux à la partie inférieure du four, tous les rouleaux étant de préférence de construction uniforme et chacun d'eux étant désigné par le nombre de référence 22. Les rouleaux 22 peuvent être entraînés ou peuvent tourner librement lorsque la bande est tirée à travers la chambre. La cham- bre est chauffée intérieurement par un dispositif de chauffage approprié tel que des éléments de chauffage électriques (non représentés).
Elle est chauffée à une température supérieure à 871 C. On maintient la chambre de décarburation dans des conditions de décarburation et, à titre indicatif, on la supposera remplie d'une atmosphère d'hydrogène. La composition exac- te de l'atmosphère est sans importance; dans une atmosphère d'hydrogène, l'agent actif principal est l'hydrogène. L'hydrogène est normalement dilué avec de l'azote et l'atmosphère peut également contenir d'autres ingrédients tels que la vapeur d'eau et l'oxyde de carbone. L'hydrogène de l'atmosphère se combine avec le carbone de l'acier au silicium en formant du méthane. Au lieu d'une atmosphère d'hydrogène, on peut utiliser d'autres atmosphères ap- propriées; par exemple, on peut utiliser une atmosphère contenant une quan- tité significative d'oxyde de carbone.
Le procédé de décarburation en lui- même est connu.
Comme on l'a mentionné ci-dessus, la demanderesse a découvert que si les rouleaux 22 comportent des parties carbonées supportant la pièce à travailler qui viennent en contact avec la bande d'acier au silicium et la supportent pendant son déplacement dans la chambre, il ne peut se former des accrétions sur les rouleaux et on empêche de cette manière la formation des accrétions dont on a parlé ci-dessus. Le rouleau 22 peut présenter di- verses formes dont l'une est représentée sur les figures 2 et 3. En se re- portant à ces figures, on voit que chacun des rouleaux 22 peut comporter un corps métallique désigné dans son ensemble par le nombre de référence 2 et un manchon 3 de carbone. Le manchon 3 peut, comme on l'a indiqué ci- dessus, être soit en graphite, soit en carbone amorphe.
Le corps 2 du rou- leau comprend un élément tubulaire 4, deux bouts d'arbre 5, deux bagues d'en- traînement 6 et deux plaques de fermeture 7, les deux bouts d'arbre 5 étant remplis avec une matière 8 calorifuge. L'élément tubulaire 4, les bouts d'arbre 5, les bagues d'entraînement 6 et les plaques de fermeture 7 peuvent être en tout alliage approprié résistant aux températures élevées, ferreux ou non-ferreux, tel que celui utilisé pour la fabrication des éléments trans- porteurs du four.
L'élément tubulaire 4 comporte des projections ou saillies cir- conférentiellement espacées formant des portées pour le manchon 3 et un é- vent 10 établissant la communication entre l'extérieur et l'intérieur de l'é- lément tubulaire 4 afin de permettre la sortie de l'air chauffé provenant de l'intérieur de l'élément tubulaire lorsque le rouleau est chauffé et l'en- trée dans l'élément tubulaire, de l'air provenant de l'extérieur lorsque le- dit élément se refroidit et que l'air chaud qu'il contient se contracte. Les bouts d'arbre5 comportent des parties cylindriques 11 qui s'ajustent dans les extrémités de l'élément tubulaire 4, des parties coniques 12 et des par- ties terminales cylindriques 13 et 14 de diamètre relativement grand et de diamètre relativement petit. Le rouleau peut être monté de manière à tourner de toute façon appropriée.
Les extrémités de l'élément tubulaire 4 sont soudées aux bouts d'arbres 5 par des soudures 15. Les plaques de fermeture 7 sont soudées aux
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bouts d'arbres 5 par des soudures 16. Les bagues d'entraînement 6 sont sou- dées à l'élément tubulaire 4 par des soudures 17, mais l'une des bagues d'entraînement n'est appliquée et soudée à l'élément tubulaire que lorsque le manchon 3 est mis en place sur ce dernier. Chacune des bagues d'entrai- nement 6 présente une série de saillies 18 espacées circonférentiellement et s'étendant radialement et axialement; chacune de ces saillies pénètre dans une fente 19 prévue à cet effet dans l'une des extrémités du manchon 3,-ce qui permet de verrouiller le manchon sur le corps du rouleau de maniè- re que celui-ci fonctionne comme un tout.
' . Le manchon 3 constitue la partie du rouleau venant en contact avec la pièce a travailler et sa surface cylindrique extérieure constitue la surface. ,du.rouleau venant en contact avec la pièce à travailler. Si le- manchon est en graphite, on peut lier- des particules finement divisées de graphite avec, un,liant approprié, tel par exemple qu'une màtière bitumineu- se comme le goudron, les comprimer sous forme d'un cylindre creux-tel-que celui représenté et les cuire au four. On peut mouler les fentes 19 dans le manchon au moment de sa formation ou bien on peut les entailler par la sui- te. On peu obtenir un manchon en carbone amorphe en cuisant dans un four un mélange'de'charbon d'anthracite, de coke, de pétrole et de brai.
On peut changer un manchon en carbone amorphe en graphite en le faisant chauffer ultérieurement dans un four de graphitisation pour effectuer la transforma- tion du carboneen graphite.
' Lorsque les éléments sont froids,le diamètre extérieur des saillies circonférentielles 9 est légèrement inférieur au diamètre intérieur du manchon 3,.ce qui fait que l'on peut aisément appliquer le manchon sur l'élément tubulaire. Toutefois lorsque le rouleau est chauffé, la dilata- tion de l'élément tubulaire se traduit par un ajustage étroit entre l'élé- ment tubulaire.et le manchon, ce qui fait que ce dernier entoure étroite- ment l'élément tubulaire.
La surface carbonée du rouleau venant en contact avec la pièce à travailler est supérieure au carbure de silicium et est également supé- rieure aux surfaces revêtues d'oxyde décrites dans les demandes de brevet susmentionnées ;pour empêcher la formation d'accrétions. En outre, même avec des tensions'élevées exercées sur,la bande, les surfaces des rouleaux 22 venant en contact avec la bande, restent lisses avec l'usage, peut être.mê- me sont-elles.'.quelque peu améliorées et polies, ce qui est juste l'inverse du comportement des autres rouleaux.
Bien que l'on ait décrit et représenté un mode de réalisation préféré de la,mise en oeuvre de la présente invention, il est bien entendu que l'invention ne s'y limite pas et que l'on peut y apporter divers change- ments ou perfectionnements sans s'écarter du cadre et de la portée de l'in- vention..
REVENDICATIONS.
1. Procédé de traitement thermique d'acier au silicium, carac- térisé en ce qu'on chauffe l'acier au silicium au-dessus de 871 C et l'acier au silicium est supporté par le carbone pendant le traitement thermique afin d'empêcher la'formation d'accrétions sur les éléments de support.