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"Application de fil laminé en acier à la fabrication de fil - étirer
La présente invention concerne la fabrication de fil étiré en acier qui présente en même temps -qu'une grande résis- tance à la flexion des propriétés élevées de torsion.
On sait que le fil laminé, qui a été rapidement refroi- di vers 500 à 550 C à partir dune température supérieure à celle qui a pour désignation normalisée Ac3 et dont la transfor- mation Ó-r a eu lieu dans ce champ de températures, offre une structure particulièrement propice au traitement par lequel on 1*étire- Cette structure est constituée de façon prédominante par-'
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¯de la sorbite, c'est-à-dire une perlite à lamelles si fines qu'on ne peut plus les discerner au microscope ordinaire..
On fait habituellement apparaîtra cette structure par -un traitement thermique spécial appelé patentage, qui du reste donne le fil qualitativement le meilleur par bain de plomb. Le fil décapé est à cet effet refroidi après son laminage, ré- chauffe dans un four continu pour .revenir à une température suprérieure à Ac et passe ensuite dans un bain de plomb à envi- ron 500 C. Par suite de la bonne conductibilité thermique du -plomb,.le fil se refroidit rapidement dans ce bain à environ
500-550 C et¯se tranforme à cette température.
Si le refroidissement du fil laminé s'effectue plus - lentement, après qu'il a quitté-le four,dans l'air, on obtient un fil patenté à l'air que 1*on considère comme étant de qualité' peu élevée.
Le fil laminé patenté au plomb joint une grande résis- tance à une bonne aptitude à la ce formation. Cette bonne apti- tude se manifeste par le fait que le fil étiré, déformé d'en- viron 80 à 90% par traction, supporte un grand nombre de pliages lors de l'essai de flexion. Ceci montre que les propriétés plas- tiques et élastiques d'un fil étiré qui offre une telle struc- ture sorbitique sont encore bonnes malgré sa haute déformation, dépassant 80%.
L'essai de torsion procure une autre possibilité de contrôler les propriétés plastiques et élastiques du fil étiré.
Dans cet essai, un fil étiré après laminage et patentage à l'air donne des résultats plus élevés que celui qui a été patenté au plomb. Cecontrôle est surtout utilisé en Allemagne pour les fils à .ressorts.
11 est jusqu'à présent impossible de produire un fil étiré qui ait aussi bien une haute résistance à la flexion que de hautes propriétés de 'torsion, et dont les propriétés plas-
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tiques et élastiques à l'état étiré puissent donc à tout point de vue être considérées comme bonnes.
L'invention a ainsi pour but de permettre de créer un fil étiré présentant simultanément une haute résistance à la flexion et des valeurs élevées de torsion.
' 0n part selon l'invention du procédé connu qui consiste é patenter le fil directement arpés le laminoir, c'est-à-dire immédiatement après qu'il a quitté la derniére cage du train, le fil qui sort du laminoir avec une température supérieure à
Ac3étant refroidi rapidement-au-dessous--de 600 C à l'aide - d'air soufflé, de préférence sous forme déployée, puis étant bobiné. -
Il existe plus en détail toute une série de procédés à opération de patentage mise en oeuvre immédiatement après pas- sage au laminoir.
Dans le procédé exposé par D. Lewis (brevet américain 2.944.328), on fait parcourir par le fil quittent de quitter la dernière cage du train de laminage un groupe -de tubes réfrigérants à eau . Il est alors très rapidement refroidi vers environ 600 à 700 C et il est ensuite bobiné.
Dans le procédé Stelmor (brevet américain n 3.320.101). on déploie le fil qui vient de -quitter la dernière cage du train en l'étalant sur un convoyeur à marche-continue et on le re- froidit sur ce convoyeur par de l'air soufflé, ce qui, - pour un--¯ fil laminé mince à diamètre maximal de 5,5 mm, s'effectue au plus tard 30 secondes après qu'il a quitté le laminoir. La transformation du fil a lieu pendant ce .refroidissement.
Le diagramme temps-température-transformation, désignée, plus brièvement par TTT, fournit des informations exactes sur le déroulement du refroidissement ; en général, la température en degrés Celsius y est portée en ordonnées, le logarithme du temps t en secondes étant porté en abscisses, avec ainsi la température du fil laminé qui se refroidit en fonction du
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temps. Sur ce diagramme, représenté figure -3, le début et la fin des transformations de phases sont indiqués par les cour- bes A et B et déterminent le domaine de transformation..
Les cours de refroidissement des procédés Lewis et Stelmor sont re- présentés sur ce diagramme TTT,respectivement par les courbes
C et D, où ils sont comparés aux refroidissements par patentage -au plomb et à l'air, indiqués respectivement par les courbes
E et F. On voit que le refroidissement s'effectue dans ces deux procédés de manière autre que pour le patentage au plomb.
L'instant où le fil quitte la dernière cage du laminoir corres- pond à t = 0.
Dans le procédé Lewis, on refroidit certes très vite, mais seulement jusqu'à une température supérieure à 600 C, à laquelle se produit alors la transformation du fil. Mais il se forme à cette température une structure beaucoup plus défa- vorable pour le traitement ultérieur qu'à 500-550 C.
Dans le procédé Stelmor, il y a refroidissement beaucoup plus lent qu'avec le -patentage- au- plomb, mais un peu plus rapi- de qu'avec le. patentage ordinaire à l'air. Il est affirmé à l'appui du procédé Stelmor que la matière ainsi refroidiedirec- tement à partir de la température de laminage a une résistance un peu plus grande, à savoir d'environ 5%,
qu'une matière nor- male patentée à l'air. On obtient en outre des résultats plus élevés d'à-peu-prés 10% pour la striction. Ces deux propriétés sont dues aux dimensions plus petites des grains d'acier traité par le procédé Stelmor vis-àvis d'un acier habituel patenté à l'air. Il paraît cependant--très discutable qu'une augmentation de résistance si petite soit due à une structure d'un autre type. Les dispersions de l'acier ordinaire de charge en charge sont déjà si grandes qu'on peut difficilement établir une dif- férence de 5% dans sa résistance.
La striction du fil lamine ne représente pas pour sa matière un résultat technologique ayant
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un effet sur les directives de réception. Il est invraisem- blable qu'une élévation de la% de la striction du fil laminé ait une influence sur les propriétés technologiques du ìl
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achevé après étÏ-'"age- En fait, on n'a pas pu établir, par- de nombreux essais exécutés d'après le brevet américain 3.320.1-Ul,
l'existence de propriétés du fil patenté par le procédé StelmoF qui s'écarteraient de celles du fil usuel-- patente -à- 1 "-air-
Tous les procédés connus de patentage des fils immé- diatement après le laminoir ne tiennent pas compte de l'instant de mise en oeuvre ou d'achèvement de la transformation après
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que le fil a quitté la dernière cage du tra:i1lde "'laminage .et négligent ainsi un paramètre critique du système.
L'invention a par contre pour objet l'application de
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fil laminé en acier, dont-le point représentatifLdécrivant la courbe de température dans le diagramme TTT a traversé la ligne joignant les points de désignation normalJ:sée- GOS du diagramme - fer-ëane-au plus tard 10 secondes après sortie du laminoir et qui a été refroidi ensuite à vitesse moyenne d'au moins '2ooe par seconde jusqu'à une température de transfornutiqn qomprisa entre 480 et 580 C, à la fabrication de fil étiré qui présente en même temps qu'une grande résistance à la flexion des carac- téristiques élevées de torsion.
Dans un mode de réalisation préféré, on opère avec un
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fil laminé qui, refroidi à 480-580 C, a été mainten environ 10 secondes à cette température de transformation. De préférence, la ligne SOS du diagramme -fer-carbone doit être franchie dans un délai de 5 secondes, le plus possible d'a seconde, après sortie du laminoir.
Les particularités de procédé sont également nouvelles
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dans le cadre de l'invention. On a certes déjà réalisé le paten- tage, avec les dispositions déjà connues, de telle sorte que le fil mince, à diamètre d'au plus 5,5, mm, sortant du laminoir
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à température supérieure à Ac3 soit refroidi rapidement au- dessous de 600 C, à l'aide d'air soufflé , de préférence sous forme déployée, du plus tard 30 secondes après sa sortie du laminoir, puis soit bobiné; -mais on n'a pourtant pas attribué alors de valeurs particulières au franchissement de la ligne
GOS. ni à la vitesse de refroidissement et au maintien indiqué à la température de transformation.
Lors du patentage du fil dont on veut tirer parti con- fermement à 1'invention, l'air soufflé peut rencontrer directe- ment le fil, de préférence déployé, qui se trouve par exemple sur un convoyeur. Mais on peut aussi employer pour agent réfri-' gérant de l'eau pulvérisée par des ajutages. L'air soufflé peut aussi servir simplement d'agent auxiliaire quand-par exemple on utilise un lit fluidisé constitué par des éléments porteurs de chaleur, mis en suspension.
A cet égard et dans un mode de réalisation préféré, le refroidissement à la température de transformation et le main- tien du fil à -cette température ont lieu dans un tel lit fluidisé..
Le fil étiré selon l'invention possède étonnamment aussi bien une grande résistance à la flexion que es résultats opti- maux de torsion. Ceciest dû à l'action positive exercée par des propriétés particulières de structure qui proviennent de la déformation en laminoir.
On détermine selon l'invention qu'un fil laminé qui a été traité de la façon décrite offre des propriétés beaucoup plus favorables qu'un fil laminé qui a été refroidie et ainsi patenté, en bain de plomb à la sortie d'un four avec une vitesse de refroidissement approximativement identique
De même, lors du refroidissement d'un fil laminé par le procédé Stelmor, on ne peut pas escompter que des propriétés de structure particulières éventuelles, que le fil pourrait avoir après sa déformation dans le laminoir, influent encore
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sur les résultats technologiques, car le fil laminé a suffisam- ment de temps pour se relaxer à pertir de son état de contraintes après laminage, tandis que,
conformément à l'invention, on tire parti de cet état de contraintes pour améliorer les résultats - technologiques tout d'abord du fil laminé et ensuite du fil étiré-.
Le fil lamine refroidi, ainsi qu'il est décrit, directe- ment-à partir de la température de laminage révèle à l'examen par microscope électronique une structure qui diffère de celle d'un fil ordinaire patenté au plomb. Ceci est illustré en regard des figures 2 et 3.
La figurer 2 montre avec un grossissement de 4.000 la structure d'un fil laminé refroidi à partir de la température de laminage, qu'on veut appliquer selon l'invention.
La figure 3 représente la structure du même fil après patentage ordinaire au plomb.
On voit en comparant-les figures 2 ¯et 3 que le-fil refroidi comme décrite directement à partir de la température de laminage a une configuration très nette, en lamelles fines, visible au microscope électronique, alors -que les lamelles, dans la matière patentée au plomb, sont beaucoup-plus courtes et ne sont reconnaissables qu'avec un -flou important.-
Cette différence-de structure visible au microscope électronique a aussi pour conséquence des différences dans les propriétés technobgiques du fil étiré. le fil étiré fabriqué selon l'invention offre font d'abord un comportement de durcissement autre qu'avec un acier patenté au plomb, tandis que sa résistance finale correspond à celle dudit acier patenté au plomb.
Il a de plus des carac- téristiques de torsion beaucoup plus élevées, à savoir d'envi- ron 20%, ainsi que des résultats de flexion plus grands d'en- viron 10%, qu'un fil patenté au plomb de même--composition'.
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L'exemple non limitatif qui va suivre fera bien comprer dre comment l'invention peut être mise en pratique.
On lamine un fil vers 1.000 C pour lui donner un diamè- tre-de 5,5 mm, sa composition étant de 0,66% en carbone, 0,76% en manganèse, 0,23% en silicium, 0,019% en phosphore, 0,029% er souf re, le reste étant constitué par du fer -et des impuretés usuelles. La température d'entrée de bobinage, s'élève à 800 C.
Il est refroidi à 520 C, 2 secondes aprés avoir quitté la dernière cage du train de laminage, avec une vitesse moyenne de 43 C/s et il est -maintenu 12 secondes à cette température jusqu'à achèvement complet de la transformation a-y - Le cours du refroidissement de ce fil a été indiqué sur la figure
1 par la courbe C. L'intervalle H correspond à une vitesse de refroidissement supérieure à 20 C/s. Le commencement du refroi- dissement, à t-1, est porté en 1. Le domaine-:de refroidisse- ment selon l'invention est par ailleurs indiqué en J et la court correspondant à une vitesse de 20¯C/s en K. La zone L correspor bien à t < 10 s.
Une partie du fil est encore patentée par bain - de plomb.
Les résultats technologiques des deux fils, plus préci- sément des fils laminés et des fils étirés qui en proviennent., sont portés en vis-à-vis respectivement sous 1 et 2 dans le tableau annexé. On se rend clairement compte sur le tableau des propriétés bien meilleures de l'acier refroidi selon l'in- vention apartir de la température de laminage, par rapport à 7.'acier patenté au plomb.
¯Le fil étiré à partir du fil laminé, refroidi rapide- ment à 480-580 C directement à partir de la température de laminage, joint les hautes propriétés -de flexion et la forte résistance du fil étiré à partir d'-un acier patenté au plomb auxgrandes valeurs de torsion du fil--étiré à partir d'un acier patenté à l'air. Ce fil, une fois étiré, est donc absolument
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satisfaisant pour toute application, par ses propriétés élasti- ques et plastiques, alors que, jusqu'à présent, on pouvait seulement fabriquer des fils offrant, soit de bonnes propriétés -de flexion, soit de bonnes propriétés-de torsion-
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T A B L E A U 1.
Filsau bleu de 55 mm de diamètre.
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<tb> -Anneau <SEP> Diamètre <SEP> : <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
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N na kg 3cg/B!E*- Refrc>i7d-is--. sèment se-: 5,56 z i27ao 115 itn 1'ïx- ¯ S,63 z 279C> m2 - " i 2 O '5, Y4 .-23M z 111
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<tb> Patentage <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 5,60 <SEP> 2900 <SEP> . <SEP> 118
<tb> au <SEP> plomb <SEP> 5,74 <SEP> a <SEP> 3070 <SEP> 119
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<tb> 5,69 <SEP> 3030 <SEP> ; <SEP> ils
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Patentage ; bzz5 237& J': 9fi 1air =- - ¯¯¯¯¯¯¯¯* ¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 2.Propriétés des fils après¯déformation de 84%,diamètre 2,2 mm
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<tb> :Anneau <SEP> Diamètre <SEP> Résistance <SEP> annexions <SEP> :
<SEP> Torsions
<tb> N <SEP> mm <SEP> la <SEP> traction <SEP> crayon <SEP> ; <SEP> 100 <SEP> d
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: kg 3EgJmat2 :?,5mm ¯Refnoidis-: 1 2,21 : ?28 : :189 24 36 .sèment se-: 2,21 725 : :183 : ¯ 24 37 mention 2 2,21 726 189 24 40 mention 2,21 ?32 ' f 190 f 23 f 37
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<tb> Patentage
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<tb> au <SEP> plomb <SEP> 1 <SEP> 2,20 <SEP> ;712; <SEP> 187 <SEP> 28 <SEP> 27
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<tb> 2,20 <SEP> ; <SEP> 694 <SEP> ; <SEP> 183 <SEP> 18 <SEP> 30
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<tb> 2 <SEP> 2,20 <SEP> ;718 <SEP> 189 <SEP> 19 <SEP> 29
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<tb> 2,20 <SEP> ; <SEP> 692; <SEP> 182 <SEP> 21 <SEP> 25
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<tb> Patentage <SEP> 2,2 <SEP> ;626; <SEP> 165; <SEP> 18 <SEP> ; <SEP> 38
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<tb> à <SEP> l'air <SEP> 2,2 <SEP> : <SEP> 619 <SEP> : <SEP> 163 <SEP> 19 <SEP> 39
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