"Procédé de fabrication de produits de grande longueur à partir d'un demi-produit en acier au carbone laminé à chaud et produits ainsi obtenus"
<EMI ID=1.1>
Vitaly Nikiforovich Gridnev, Valentin Gennadievich Gavriljuk, Jury Yakoylevich Meshkov,
<EMI ID=2.1>
Konstantin Vasilievich Mikhailov, Valery Ionovich Fedorov,
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Ivan Konstantinovi=h Lyskov, Viktor Alexandrovich Budilovsky.
L'invention concerne un procédé de fabrication de produits de grande longueur à partir d'un demi-produit en
acier au carbone laminé à chaud, par exemple d'un fil, d'un feuillard, d'un profilé, ainsi que les produits fabriqués par ce procédé.
Actuellement, on connaît déjà plusieurs procédés de fabrication de produits de grande longueur à partir d'un demiproduit en acier au carbone laminé à chaud, par exemple d'un fil de grande résistance. Selon ces procédés, le demi-produit est d'abord soumis à un traitement thermique, puis la surface du demi-produit traité thermiquement est préparée à une déformation subséquente par décalaminage et dépôt d'une couchesupport de lubrifiant en chaux, borax ou cuivre. Ensuite, le demi-produit est soumis à une déformation plastique à froid, par exemple-au tréfilage, jusqu'à obtention d'un fil de section requise.
Le traitement thermique est employé pour obtenir une structure du métal telle qu'elle permette la déformation à froid subséquente, réalisée, en règle générale, en plusieurs passes, avec une forte réduction totale (jusqu'à 75-90%), nécessaire pour obtenir la résistance requise.
Pour prévenir la fragilisation du fil, on fait alterner la déformation plastique à froid avec un traitement thermique supplémentaire (recuit ou patentage).
Les opérations de traitement thermique (normalisation, patentage ou trempe avec revenu) ainsi que les régines ou conditions de la déformation plastique à froid, et notamment les réductions à chaque passe ou la réduction totale résultant du tréfilage, peuvent varier selon l'usage auquel est destiné le fil de grande résistance.
Dans un certain nombre de cas, les produits de grande longueur (fils) sont obtenus seulement par traitement thermique du demi-produit, par exemple, par trempe avec revenu, traitement d'obtention de bainite, etc., mais un tel fil, quoique ayant un grand allongement relatif et une résistance à la relaxation élevée, se corrode facilement et a une résistance mécanique trop faible.
Quand le fil est fabriqué seulement par 'éformation plastique à froid sans traitement thermique préliminaire
(par exemple sans patentage), on peut obtenir une résistance mécanique suffisamment élevée, mais les propriété:, plastiques restent à un niveau très bas. En outre, lors du tréfilage d'un tel fil, il se produit des ruptures fréquentes ducs à la fragilité accrue.
On connaît un procédé de fabrication de produits de
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avec chauffage simultané. Ce procédé est employé, en règle générale, pour les aciers fortement alliés dits difficilement déformâtes (par exemple au chrome, au titane ou au tungstène). Toutefois, dans ce cas, l'acier doit obligatoirement subir un traitement thermique préliminaire : recuit ou normalisation.
Dans la fabrication du fil de grande résistance pour les armatures, afin d'accroître la plasticité du fil, on réalise en tant qu'opération finale un revenu à basse température.
On connaît aussi un procédé consistant essentiellement en ce que les produits de grande longueur - fils -, après traitement thermique préliminaire (patentage), suivi d'une déformation à froid, sont soumis à une extension axiale avec chauffage simultané jusqu'à une température se situant entre
300 et 400[deg.]C. Cette dernière opération, provoquant la polygonisation et le blocage des dislocations par les atomes
des impuretés (azote, oxygène, carbone) donne une amélioration des propriétés rhéologiques (résistance à la relaxation) des fils pour armatures et ressorts. Les fils ayant subi une telle opération ont de bonnes propriétés physico-mécaniques et rhé ologiques.
Des propriétés analogues peuvent être conférées au fil 'par un procédé de plus grande productivité, dans lequel, immédiatement après la dernière déformation plastique, le fil traité thermiquement (patenté) est soumis à une autre déformation plastique avec chauffage simultané jusqu'à une température située entre 350 et 500[deg.]C et extension dans la direction axiale.
L'opération de déformation plastique du fil avec chauffage simultané jusqu'à une température située entre 300
et 600[deg.]C sera désignée dans ce qui suit sous l'appellation déformation à moyenne température.
<EMI ID=5.1> De la sorte, tous les procédés connus de fabrication d'un fil de grande résistance sont caractérisés par un traitement thermique du demi-produit précédant obligatoirement le tréfilage. Le traitement thermique du demi-produit est réalisé au sein d'un appareillage encombrant à faible débit, dans des sections de traitement thermique et la déformation plastique (tréfilage) est réalisée dans des sections de tréfilage, ce qui implique des dépenses de temps importantes
et des frais élevés pour les manutentions à l'intérieur des ateliers et entre ateliers, ce qui abaisse la productivité
du travail et augmente le prix de la fabrication.
Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients mentionnés ci-dessus.
On s'est proposé de créer un procédé de fabrication de produits de grande longueur à partir d'un demi-produit en acier au carbone laminé à chaud, dans lequel la séquence des principales opérations permettrait de simplifier notablement le processus de fabrication, d'accroître le débit et d'améliorer l'efficacité économique de toute la fabrication, tout en conservant les hautes propriétés physico-mécaniques et rhéologiques des produits ; on s'est proposé également d'obtenir un produit, fabriqué par le procédé selon l'invention, qui ait de hautes propriétés physico-mécaniques et rhéologiques.
La solution consiste en ce que, dans la fabrication des produits en acier de grande longueur, préférentiellement de fils, à partir d'un demi-produit en acier au carbone laminé à chaud,
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réalisées après des opérations préparatoires comprenant le décalaminage du demi-produit et le dépôt sur sa surface d'une couche support de lubrifiant, selon l'invention, la déformation plastique à froid du demi-produit et sa déformation plastique avec chauffage sont réalisées selon une alternance prédéterminée, répétée au moins deux fois.
Par un-tel procédé, on peut fabriquer des produits de profils divers, par exemple des fils, des feuillards et d'autres profilés de grande longueur.
Il est avantageux de réaliser la déformation plastique
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déformation plastique avec chauffage simultané avec une réduction de 5 à 25%.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés
uniquement à titre d'illustration et dans lesquels :
- la figure 1 représente la courbe de l'accroissement <EMI ID=8.1>
V
plastique (Q) ;
- la figure 2 représente la courbe de l'accroissement <EMI ID=9.1>
V
température (T) de chauffage lors du traitement thermique.
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Comme on le sait, la déformation plastique à froid de l'acier est accompagnée par la formation de défauts-
(accumulations de dislocations provoquant des micro-contraintes du réseau, et micro-fissures ), ce qui nuit aux propriétés plastiques de l'acier. Les auteurs ont établi que l'accumulation de défauts a lieu en plusieurs stades. Dans le premier stade, lors de la déformation avec une réduction totale allant
jusqu'à 40-50;, il se forme préférentiellement des défauts ponctuels et linéaires et l'on n'observe aucune formation notable de micro-fissures. L'accumulation de défauts linéaires
(dislocations) fait apparaître des micro-contraintes qui fragilisent le métal. Ceci correspond à une augmentation notable du volume (portion "a" sur la figure 1). Au second stade de
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les micro-contraintes atteignent une valeur maximale (point A, figure 1) et la déformation ultérieure provoque une formation intensive de micro-fissures, accompagnée par une relaxation des micro-contraintes. Ce processus est marqué par une diminution du volume de l'acier (portion "b", figure 1), car l'excès de volume dû aux fissures est plus petit que l'accroissement
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avec une réduction totale supérieure à 40-50% (portion "c") provoque une nouvelle croissance des micro-contraintes en présence de la multitude de micro-fissures qui se sont formées auparavant et que l'on identifie très bien au microscope.
Les micro-fissures de l'acier déformé à froid abaissent sa plasticité et toutes les mesures technologiques connues
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unitaires ; réduction de la vitesse de tréfilage) visent en fait la prévention ou l'abaissement d'intensité de la microfissuration, et ce afin d'améliorer les propriétés plastiques.
L'élimination des micro-fissures apparues lors de la déformation plastique à froid n'est obtenue que par chauffage jusqu'à des températures supérieures à celles de la transforma-
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mais un tel chauffage supprime le durcissement obtenu lors de la déformation. Ni le revenu sous contrainte, ni la déformation à moyenne température, utilisés dans les procédés connus, ne suppriment les micro-fissure si
Toutefois, la relaxation des micro-contraintes réalisées à l'étape de déformation à froid précédant l'apparition en
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tout au moins, de limiter fortement son intensité, et permet
de ce fait, de conserver une réserve de plasticité dans le métal, en rendant ainsi possible la continuation de la déformation à froid et du durcissement. C'est dans ce but que le procédé selon l'invention prévoit une alternance rationnelle, .répétée au moins deux fois, des déformations à froid et à moyenne température du métal, réalisées de façon à abaisser au maximum les défaits et à améliorer les propriétés plastiques.. Le nombre total d'alternances des déformations à froid et à moyenne température est déterminé par le degré requis de durcissement du produit fini. L'alternance des déformations à froid et à moyenne température est efficace quelle que soit la réduction totale. Cependant, l'efficacité est'maximale quand <EMI ID=16.1>
formation en masse de micro-fissures, dont l'élimination n'est possible, comme cela a été indiqué plus haut, que par chauffage à haute température.
Outre la suppression des micro-contraintes et la prévention de la micro-fissuration qui en résulte et qui se traduit par une amélioration de la plasticité, l'alternance
des déformations à froid et à moyenne température réduit les micro-contraintes et modifie leur distribution, ce qui a pour effet de faire apparaître à la surface du produit des contraintes résiduelles de compression qui améliorent les propriétés rhéologiques du produit et sa résistance à la corrosion.
Il est avantageux de réaliser la déformation plastique
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Dans le cas de réductions plus faibles, l'efficacité de la méthode proposée diminue fortement par suite de la relaxation insuffisante des contraintes. Une réduction
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par déformation à moyenne température et ne donne pas d'amélioration notable de la qualité.
De la sorte, grâce à l'alternance successive des déformations à froid et à moyenne température, il est devenu possible de supprimer une opération de fabrication exigeant
une part importante de main-d'oeuvre et de faible productivité ; à savoir le traitement thermique du demi-produit, opération obligatoirement réalisée avant la déformation plastique dans tous les procédés déjà connus de fabrication de produits de grande longueur. Cela permet d'augmenter notablement le rendement du processus et l'efficacité économique de toute la fabrication des produits, par exemple d'un fil de grande résistance, grâce à l'emploi de l'équipement de tréfilage ou
de laminage seul et à la suppression des manutentions.
Le procédé selon l'invention permet do.nc de modifier qualitativement et de simplifier la fabrication actuelle des produits en acier de grande longueur et d'obtenir un produit, par exemple un fil, caractérisé par de hautes caractéristiques physico-mécaniques et rhéologiques.
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successives sont donnés dans le tableau ci-après :
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Le tableau montre que le fil obtenu par le procédé a de très bonnes propriétés.
EXEMPLE 2.
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dans une cuve de décapage pour le décalaminage. Après lavage et séchage, la couronne est plongée dans une cuve remplie de sulfate de cuivre pour la réalisation du dépôt support de lubrifiant . Les opérations préparatoires achevées, la couronne
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envoyée au tréfilage. Un banc de tréfilage déforme le rond à froid jusqu'à ce que son diamètre soit de 6,3 mm, ce qui
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déformé à moyenne température (420[deg.]C) en une passe . Après
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diamètre est envoyé vers un laminoir qui le transforme en feuillard à une vitesse de 300 m/mn. Après une série de passes à froid, on réalise la déformation jusqu'aux dimensions définitives (10x2mm), à une température de 350[deg.]C. Le produit
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pour constructions méccaniques) a une résistance de 170 à
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. Les exemples donnés montrent que le procède selon l'invention assure la simplification du processus de fabrication, un grand débit de production et l'obtention de très bonnes propriétés physico-mécaniques.
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qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutés suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.
REVENDICATIONS
1. Procède de fabrication de produits de grande longueur à partir d'un demi-produit en acier au carbone laminé à chaud, par léformation plastique à froid, suivie d'une déformation plastique avec chauffage simultané jusqu'à une température située entre 300 et 600[deg.]C, réalisées après des opérations préparatoires comprenant le décalaminage du demiproduit et le dépôt sur sa surface d'une couche support de lubrifiant, caractérisé en ce qu'on alterne au moins deux fois des opérations de déformation plastique à froid du demi-produit et des opérations de déformation plastique avec chauffage.