<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE DE FABRICATION DE FERS ET D'ACIERS PROFILES A HAUTE RESISTANCE.
L'invention concerne un procédé économique pour obtenir au plus vite le plein rendement de fers et d'aciers profilés écrouis.
Il est reconnu que par un usinage à froid après le laminage, généralement tordre ou toronner, d'aciers et de fers profilés, dont la section a été judicieusement choisie, donne lieu à une augmentation des limites de proportionnalité et de struction à l'étirage ains que de la résistance à la traction, à l'écrasement et au flambage, à la flexion et aux sollicitations par torsion, mais par contre, qu'il y a diminution des aptitudes à l'allongement, au pliage et à la torsion ainsi que de la ténacité et de la résistance au choc sur éprouvettes entaillées. Ce phénomène, désigné comme vieillissement par étirage, est utilisé dans ce cas de façon avantageuse.
Dans les cas où le vieillissement par étirage fait son apparition dans la construction générale d'aciers, de machines, de chaudières et d'appareils, à la suite de surcharges locales non - voulues, celui-ci n'est pas souhaité, mais plutôt craint à cause de la diminution de la ténacité, à laquelle il donne naissance, occasionnant ainsi des cassures dues à la fragilité qu'il amène avec soi,,. Lors de la transformation à froid des fers et des aciers profilés, cette aigreur ou diminution de la ténacité est tenue dans des Unités supportables pour chaque cas d'utilisation, par des procédés connus, tout en permettant d'utiliser pleinement les effets du vieillissement par étirage qui entraïnent une augmentation de la résistance.
Il est reconnu que le vieillissement par étirage n'atteint pas sa valeur maximum immédiatement après la cessation de la transformation à froid mais par contre qu'il se change dans ce sens avec le temps. Cet état permanent recherché, fait son apparition dans des espaces de temps qui se situent entre quelques heures et quelques années ; ceux-ci ne dépendent pas
<Desc/Clms Page number 2>
seulement de la composition chimique de l'acier ou du fer, mais aussi de la manière dont il a été formé dans l'acierie et le laminoir, et, dans certaines circonstances de la manière et du degré d'écrouissage.
Il est connu que dans le courant du vieillissement, la largeur de la bande de dispersion des valeurs caractéristiques des matériaux devient plus petite, c'est-à-dire qu'une fois le vieillissemert terminé l'on observe une variation moindre des valeurs caractéristiques, qu'immédiatement après l'écrouissage, au début du vieillissement. Par conséquent, le rebut sera moindre à l'état de vieillissement terminé qu'immédiatement après l'écrouissage.
Jusqu'à présent, ces changements avantageux, qui interviennent pour les aciers écrouis avec le temps, en d'autres mots leur vieillissement naturel, ne fût pas mis en valeur industriellement, l'on se contenta de l'effet obtenu par l'écrouissage à lui seul. L'intérêt, que la science des essais des matériaux et les centres de recherche avaient pris à la connaissance des valeurs caractéristiques finales du vieillissement naturel, se résumait à ceci : être à même de reconnaître à temps les phénomènes indésirables du vieillissement par étirage, par exemple la fragilité par suite d'une ténacité insuffisante.
Dans les procédés d'essai employés à cet effet, procédés qui sont en partie standardisés, 1-'ci obtient une accélération du vieillissement par un traitement thermique des éprouvettes, consistant dans un chauffage à 100 jusque 300 C durant quelques cents heures jusqu'à 1/2 heure. Pour ce faire des températures dépassant 300 C sont considérées comme étant nuisibles et une durée minimum d'une 1/2 heure est tenue pour nécessaire.
Des recherches poussées ont démontré que l'effet du vieillissement, c'est-à-dire l'augmentation des limites de proportionnalité et d'étirage et la résistance à la traction, à l'écrasement et au flambage, à la flexion et aux sollicitations par torsion, n'est pas le même pour tous les aciers dans le courant de la période d'après l'écrouissage. En général, l'effet du vieillissement augmente avec la dureté de la matière première et le degré d'écrouissage ; il est plus grand pour la limite de proportionnalité etde làil diminue jusqu'à la résistance, par exemple la résistance à la traction. La durée pour atteindre le plein effet du vieillissement, ainsi que le déroulement temporel du vieillissement naturel, diffèrent très fortement pour les aciers venant en considération.
L'objet de l'invention est d'atteindre dans chaque cas le plein effet du vieillissement par un vieillissement artificiel de l'acier ou du fer, en soumettant les barres profilées, pendant un temps relativement court, à l'influence de la chaleur. Grâce à cela; le plein rendement de ces matériaux et la totalité de l'effet d'amélioration atteint par l'écrouissage peuvent être utilisés pour l'usage auquel ils sont destinés.
Un changement défavorable dépendant du temps, par exemple une augmentation de la fragilité, avec toutes ses suites préjudiciables est exclu par ce procédé.Des aciers qui, à la suite du vieillissement, montrent une augmentation de la fragilité inadmissible, peuvent par l'application de ce procédé être reconnus et rebutés à l'usine ; cela signifie que ce procédé est en même temps un essai sévère de chaque barre ou autre profil soumis au traitement, par rapport aux effets nuisiblés du vieillissement par étirage.
Le procédé conforme 4 l'invention consiste en ce que, dans le but d'atteindre un vieillissement artificiel d'aciers ou de fers profilés après écrouissage, ils sont soumis extérieurement à l'influence d'une tem- pérature entre 2000 et 1500 durant 24 heures jusque 1/100 de seconde.
Il a déjà été proposé, de soumettre des aciers d'armature en aciers spécial, à un traitement thermique après l'écrouissage, mais ceci dans le but d'augmenter la ténacité de l'acier. Cet effet n'est cependant pas recherché dans la présente invention, et il ne se produit pas non plus, puisque le vieillissement naturel ou artificiel entraîne une diminution de la ténacité et de la résistance au choc. Par conséquent le traitement ther-
<Desc/Clms Page number 3>
mique, dont question ci-dessus, ne peut avoir lieu qu'entre les limites- entre lesquelles la ténacité de l'acier n'est pas diminuée comme par le vieillis- sement.
La même chose est vraie pour le "recuit", traitement bien connu dans l'industrie de l'acier, par lequel une amélioration de la ténacité est obte- nue également, mais dans lequel on accepte même, dans une certaine mesure, une diminution de la résistance.
Ains, le traitement thermique conduisant au vieillissement artif iciel peut être maintenu dans des limites très larges. La température, à laquelle on veut faire le vieillissement artificiel, et sa durée d'influence minimum, nécessaire à l'exécution complète du vieillissement artificiel, dé- pendent l'une de l'autre. Ce rapport est facile à établir pour chaque sorte d'acier ou de fer. De toute façon, le même effet de vieillissement est obtenu lorsqu'on augmentant la température l'on diminue sa durée d'influence dans les proportions requises.
Seule la diminution de la durée d'influence de la cha- leur, suite aux températures augmentées, jusqu'à une fraction de seconde,pour des températures dépa3sant 1200 C, créé la possibilité d'utiliser le vieillis- sement artificiel de façon économique pour une production en masse.
Par exemple, pour l'application pratique avec des aciers pour béton armé, l'on procède de telle façon que les barres roulant en bas sur le côté de la machine à tordre ou à toronner sont prises dans le sens de leur longeur et conduites à travers un four de trouvant de préférence immédiatement à côté ou derrière la machine à tordre ou à toronner. On peut également les faire passer à travers un bain chauffé ou hauffant, La vitesse de passage à travers le four donne la mesure pour le temps de passage. Elle doit être en rapport avec la température règnant dans le four et son volume d'air. Le chauffage du four peut se faire au gaz ou à l'électricité; il est évident qu'un chauffage électrique à haute fréquence est également utilisable.
La température et la durée de son influence doivent être choisies en rapport avec le diamètre ou la section des barres.
Dans un exemple d'application du procédé conformément à l'invention, représenté schématiquement dans le dessin, un four court 1, par exemple un tube à recuire de lm. de longueur et 300 mm de diamètre intérieur est utilisé ; il est isolé à l'extérieur avec des briques réfractaires 2 et chauffé à l'intérieur par des brûleurs au gaz 2 dardant leurs flammes dans toutes les directions. Grâce à ce système, l'on obtient une température de 900 C, qui reste sensiblement égale sur toute la longueur du tube.
Devant et derrière le tube à recuire 1 sont disposés des rouleaux 4 et des mécanismes entraîneurs 5, qui à chaque fois chassent une ou plusieur s bar- res à travers le tube. Dans l'exemple d'éxécution il y a dix barres 6 de 18 mm par exemple, qui passent en même temps, avec une vitesse de 4 m/ min. La durée d'action de la température de 900 C est ici de 1/4 minute et le rendement du tube de 4,8 t/heure.
Afin de faciliter la manutention, les barres peuvent être refroidies immédiatement ou peu de temps après le traitement thermique, puisque les essais ont démontré que ceci n'a aucune influence préjudiciable sur les qualités des barres.Ce refroidissement peut se faire en les arrosant avec de l'eau ou bien en les plongeant dans de l'eau ou tout autre milieu approprié.
Les aciers et fers profilés traités d'après le procédé conformément à l'invention viennent en considération pour les usages les plus divers.
Ainsi ils sont spécialement qualifiés pour être utilisés dans des ouvrages de béton armé à armature souple, pour lesquels l'on souhaite généralement la limite d'élasticité la plus haute possible et la plus grande valeur caractéristique possible pour le rapport entre limite d'élasticité et résistance à la traction; principalement aussi parce qu'une augmentation de la fragi= lité, diminuant les aptitudes à la flexion, n'est pas possible par un emmagasinage de longue durée.
De plus ils sont à considérer comme des aciers de la plus haute valeur pour les armatures de béton pré-contraint, pour lequel on exige une élévation des valeurs de la limite de proportionnalité, puis-
<Desc/Clms Page number 4>
que jusqu'à cette limite et pour des températures ambiantes, les phénomènes de glissement ne se produisent pas ou sont si petits, qu'ils sont négligeables. Dans les deux cas l'augmentation de la fragilité est insignifiante, puisque, d'après le développement actuel de la technique, des allongements à la rupture de 8 respectivement de 4 %, mesurés sur une longueur de 10 fois le diamètre de la barre, sont considérés comme suffisants.
Les aciers ou fers traités conformément à l'invention, peuvent être utilisés avantageusement, en tant que barres profilées ou barres, dans les constructions d'acier, de machines ou d'appareils. Principalement pour des sollicitations à la traction, à l'écrasement, au flambage, à la flexion et à la torsion, généralement statiques, le matériel, traité conformément à l'invention, entraîne une économie dans les matériaux de construction, qui ne peut être atteinte en utilisant des aciers d'un meilleur alliage, ayant les mêmes qualités de résistance qu'avec des frais supplémentaires notables à cause des composants additionnels nécessaires.
D'autre part, les aciers traités de cette façon présentent une ligne de continuité dans la sollicitation, grâce à laquelle les constructions dans lesquelles ils sont utilisés, se conduisent beaucoup mieux à la limite de charge critique, que celles construites avec des aciers à dureté naturelle ayant des limites de striction à l'étirage strictement déterminées,De plus les aciers, à faible teneur en carbone ou autres composants additionnels, utilisés dans le procédé peuvent être plus facilement et, du point de vue métallurgique et de la résistance des matériaux, plus irréprochablement soudés à l'autogène.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de fers et d'aciers profilés à haute résistance,d'après lequel des barres d'acier écrouies, principalement tordues ou étirées à froid, sont soumises à un traitement thermique, caractérisé par le fait,que le traitement thermique des barres préalablement écrouies se fait par l'influence extérieure d'une température de 200 à 1500 G pendant une durée de 24 heures à 1/100 de seconde.