Procédé et dispositif pour fabriquer du fil machine en acier dur.
La présente invention se rapporte à un procédé pour fabriquer du fil
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Un important problème posé par la production du fil machine est la mise au point d'un moyen permettant de lui conférer des propriétés identiques à celles obtenues par patentage au plomb en tréfilerie.
On sait que les propriétés finales d'un fil dépendent essentiellement de l'état dans lequel se trouve ce fil avant de terminer les opérations de son tréfilage. Le moyen classique pour mettre le fil dans le meilleur état possible avant cette dernière opétation consiste à lui faire subir un patentage au plomb.
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fils, même de très petit diamètre, présentant les caractéristiques mécaniques finales désirées.
Le principal inconvénient de ces procédés consiste dans le fait que
le patentage et le prépatentage éventuel au plomb sont des opérations particulièrement coûteuses, d'une part en elles-mêmes, et d'autre part eu égard aux manipulations et à la perte de productivité qu'elles occasionnent dans une tréf ilerie.
Afin de remédier à ces inconvénients, on a déjà imaginé différents procédés, mettant en oeuvre un processus moins onéreux, appliqué à ia sortit; du laminoir, mais d'une façon très générale, ceux-ci ne conduisent toutefois pas à un produit comparable au point de vue de ses propriétés à celui obtenu
au moyen d'un procédé comportant un patentage au plomb.
Parmi les différents procédés imaginés pour remédier aux dits inconvénients, on peut citer celui dans lequel on effectue un refroidissement à l'air soufflé sur le fil disposé en spires étalées sur un convoyeur. Suivant
ce procédé, on a certes constaté une nette amélioration de la valeur moyenne des propriétés du fil et de la dispersion des mesures autour de cette moyenne, ainsi qu'une amélioration de la structure suffisante pour éviter un prépatentage. Dans le cas du fil machine, il n'a toutefois pas été possible d'éviter le patentage final au plomb.
Dans celte optique, on a également Imaginé d'effectuer le traitement du
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amène une certaine amélioration supplémentaire par rapport à celui précédemment cité, mais il présente cependant d'autres difficultés d'ordre essentiellement technologiques.
Le traitaient du fil sousforme de bobine compacte plongée dans un bain de sel fondu présente également des inconvénients propres, notamment le lavage ultérieur indispensable du fil et son application malaisée aux bobines de poids élevé.
En résumé, la technique actuelle n'a pas permis de résoudre, de façon valable, le problème posé, il savoir obtenir une bonne valeur moyenne des propriétés d'un fil dur dans chaque bobine de ce fil, ainsi qu'une dispersion réduite des propriétés du fil autour de la valeur moyenne. La cause en est
que les procédés considérés comme connus cent en général économiquement et/ou techniquement inexploitables.
La présente invention a précisément pour objet un processus de refroidissement du fil machine dur, grâce auquel on obtient un fil dont les propriétés vérifient facilement deux conditions essentielles, sans toutefois nécessiter de patentage ni de prépatentage. Ces conditions sont : <EMI ID=4.1> celles obtenues par patentage au plomb;
- dispersion de ces propriétés autour de la valeur moyenne (dans une bobine) aussi faible que possible.
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'au sortir du laminoir à chaud, le fil, préalablement mis sous forme de spires non serrées traverse de façon continue une zone de refroidissement contenant un fluide refroidisseur comportant au moine une phase liquide non pulvérisée, par exemple de l'eau dont la température est de 70*C
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valeurs du coefficient de transfert calorifique entre le fluide et le fil tout au long du dit déplacement, de façon à ce que sa transformation allotropique s'effectue dans la dite zone en suivant une évolution prédéterminée, par exemple sensiblement isotherme dans le domaine correspondant au patentage au plomb.
Suivant l'invention, ce réglage est obtenu en soumettant le fluide liquide contenu dans la zone de refroidissement à une opération d'agitation, variant
de façon appropriée dans le sens du déplacement des spires.
Une façon particulièrement avantageuse de réaliser une telle opération d'agitation consiste à faire usage d'une série d'ajutages ou injecteurs, de préférence immergés, dirigés vers les spires et alimentés en le fluide lui-même au moyen de pompes appropriées, dont le débit est réglé de façon à obtenir dans le sens du déplacement des spires l'évolution désirée du coefficient de transfert calorifique, et par suite celle également désirée de la température
du fil et de sa transformation allotropique.
En pratique, les spires du fil se déplacent face à une série de rangées d'injecteurs disposés transversalement à leur déplacement, chaque rangée étant alimentée en le fluide de refroidissement (et d'agitation) d'une manière appropriée, tous les injecteurs d'une même rangée étant pratiquement alimentés sous les mêmes conditions.
Suivant une variante avantageuse du procédé de l'invention, avant de pénétrer dans la dite zone, le fil traverse une installation de prérefroidissement à l'eau, d'un type connu en soi, grâce à laquelle on peut ajuster la température de dépose des spires à l'entrée de cette zone, cette température étant toutefois réglée de façon à ce que le fil soit toujours à l'état austénitique au moment où il pénètre dans la zone (dans ce cas, la durée de séjour du fil dans cette zone sera avantageusement fixée à une valeur dite optimale, fonction notamment de la température d'entrée du fil dans cette zone).
Les moyens usuels capables de régler le coefficient de transfert calorifique du fil vers le fluide sont bien connus en eux-mêmes; parmi ceux-c! on peut citer :
- la température du fluide,
- l'addition de sels minéraux à des teneurs appropriées,
- l'addition de substances organiques, tensio-actives, polymères, ...
Il a été signalé plus haut que les fluides contenus dans la zone considérée se caractérisaient notamment par leur degré d'agitation; cette agitation provoque, comme on le sait, une augmentation des échanges calorifiques entre fil et fluide, en particulier lorsque celui-ci est de l'eau à température d'ébullition. Ceci a comme conséquence que l'utilisation et la maftrise du phénomène d'agitation est un élément important dans le contrôle de la valeur des échanges
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basé le processus de l'invention.
A titre Indicatif, parmi les fluides pouvant convenir pour répondre aux exigences imposées dans la zone de refroidissement, on peut citer :
- de l'eau à une température comprise entre 40 et 100[deg.]C,
- une solution diluée de silicate de soude (6 à 10 %) dans l'eau à l'ébullition,
- une solution diluée de borax (8 à 12 %) dans l'eau à l'ébullition,
- une solution de nitrate de sodium ou de potassium (4 à 6 %) dans l'eau à l'ébullition,
- da 1 'eau à une température comprise entre 70 et 100[deg.]C et violemment agitée soit par des moyens mécaniques connus, soit au moyen de gicleurs immergés.
A titre d'exemple, un fil de 5, 5 mm de diamètre, contenant 0, 63 % de C et 0, 51 % de Mn présente après patentage au plomb, une résistance moyenne à la rupture de 108 à 112 kg/mm <2> avec une dispersion de 0, 7 à
2
1 kg/mm . Ce même fil, pour lequel le patentage au plomb a été remplacé par le procédé de l'invention, a présenté les caractéristiques suivantes :
résistance moyenne à la rupture de 107 à 111 kg/mm avec une dispersion de
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La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit.
Ce dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un bac contenant un fluide de refroidissement approprié, un transporteur de spires étalées disposé en oblique dans le réservoir, avec son entrée sous
le niveau supérieur du fluide et sa sortie au-dessus du niveau du fluide contenu dans le bac, des moyens pour assurer la dépose du fil sous forme de spires étalées à l'entrée du transporteur, pour enlever ces spires à la sortie du transporteur. Ce bac est, de façon connue en soi, recouvert d'une hotte pour la captation et la condensation des vapeurs en provenance du bain.
Le dispositif est en outre muni de moyens pour souffler de bas en haut, au travers des spires qui circulent sur le transporteur, soit du
fluide contenu dans le dit bac, soit tout autre fluide liquide ou gazeux approprié, et de moyens pour régler l'intensité du soufflage suivant l'avancement des spires sur le transporteur.
REVENDICATIONS
1. Procédé de refroidissement de fil machine dur,, caractérisé en ce qu'au sortir du laminoir à chaud, le fil, préalablement mis sous forme de spires non serrées, traverse de façon continue une zone de refroidissement contenant un fluide refroidisseur comportant au moins une phase liquide non pulvérisée, par exemple de l'eau dont la température est de 70[deg.]C à 100[deg.]C, en ce qu'au cours de son déplacement dans la dite zone, on règle les valeurs du coefficient de transfert calorifique entre le fluide et le fil tout au long du dit déplacement, de façon à ce que sa transformacion allotropique s'effectue dans la dite zone en suivant une évolution prédéterminée, par exemple sensiblement isotherme dans le domaine correspondant au patentage au plomb.