"Procédé d'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés" La présente invention a trait à un procédé d'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés du type à structure 100 , qui se laisse facilement magnétiser dans la direction de laminage, et, en particulier, à un procédé de chauffage de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique laminé à froid jusqu'à son épaisseur définitive et soumis
à un premier recuit ou recuit de recristallisation primaire, suivi d'un deuxième recuit ou recuit de finissage (recuit de recristallisation secondaire), appliqué en vue de l'obtention de feuillard ou de tôle d'acier électrolytique à grains orientés.
On sait que le procédé traditionnel pour l'élaboration
de tôle d'acier au silicium à grains orientés comporte généralement un traitement thermique de la tôle d'acier au silicium enroulée dans un four à caisse en guise de recuit de finissage. Le four de recuit employé à cet effet comporte une plaque de base
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1 à soumettre au traitement de recuit de finissage, ainsi qu'une enveloppe intérieure 3 entourant la bobine 1, une enveloppe exté-
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ments chauffants électriques, à savoir un élément chauffant 5 prévu au plafond de l'enveloppe extérieure 4, un élément chauffant 6 prévu à la paroi latérale de cette dernière et un élément
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ments chauffants sont arrangés de manière à chauffer la bobine 1 tout autour et d'en assurer un chauffage aussi uniforme que possible. Ce four de recuit est représenté schématiquement par la figure 1 des dessins annexés. La figure 2 des dessins annexés montre la répartition de la température mesurée après trois temps de chauffage différents entre les extrémités supérieure et inférieure de la bobine 1 recuite dans un four à caisse du genre concerné, c'est-à-dire la répartition de la température suivant la ligne tracée en trait mixte dans la figure 1. Comme le montre la représentation graphique de la figure 2, la caisse de recuit concernée assure une répartition assez uniforme de la température entre les extrémités supérieure et inférieure de la bobine, donc suivant une ligne perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tôle, et cela avec un
gradient de température relativement faible et même nul.
Les propriétés magnétiques d'une tôle d'acier au silicium
à grains orientés, obtenue par un tel chauffage relativement uniforme dans un four de recuit en caisse du genre concerné, c'est"à-dire, en particulier, la densité de flux magnétique du métal, ont été contrôlées. Or, les résultats des mesures de contrôle ainsi effectuées montrent que même une tôle d'acier au silicium connu accusant une haute densité de flux magnétique n'a qu'une valeur Bg réduite, par exemple égale à 1,92T, et donc nettement inférieure à la valeur théorique maximum d'environ 2,04T pour de la tôle d'acier au silicium ordinaire contenant 3% de silicium,
de sorte que cet acier demande une forte amélioration.
Dans la demande de bevet japonaise n[deg.] 20154/1981 est décrit un procédé de fabrication de tôle d'acier au silicium à grains orientés accusant une haute densité de flux magnétique. Selon
ce procédé, de la tôle d'acier au silicium laminée à froid jusqu'à son épaisseur définitive et recuite en vue d'une première recristallisation est soumise à un nouveau recuit pour compléter sa recristallisation avec un gradient de température d'au moins 2[deg.]C par centimètre de la largeur ou de la longueur de la tôle dans un domaine de température situé entre les températures de recristallisation primaire et secondaire. En d'autres termes ladite demande de brevet japonaise préconise le maintien d'un certain gradient de température par unité de largeur ou de longueur d'une partie appropriée d'une tôle d'acier passant par un domaine
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est chauffée à sa température de recuit de finissage appliqué en vue de sa recristallisation secondaire. Une température spéciale située dans le susdit domaine de température spécifique est une température dite spécifique.
Or, la présente invention a pour objet un procédé industriel réglable et précis pour le chauffage de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique laminé à froid, jusqu'à son épaisseur définitive et recuit en vue de sa recristallisation primaire, chauffage effectué en vue du recuit de finissage servant à l'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés.
Conformément au procédé préconisé par la présente invention, le recuit du feuillard ou de la tôle d'acier appliqué en vue de la recristallisation secondaire du métal s'effectue surtout par chauffage d'une extrémité ou des deux extrémités opposées (extrémités supérieure et inférieure) d'une bobine de feuillard ou d'une extrémité ou des deux extrémités opposées d'une pile de tôles.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante, donnée avec référence aux dessins annexés, où la figure 1 représente de manière schématique une coupe verticale d'un four en forme de caisse de type connu pour le recuit de finissage de feuillard d'acier au silicium; la figure 2 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur d'un feuillard recuit dans le four selon la figure 1; la figure 3 représente une vue schématique du four en question servant à illustrer le principe fondamental de l'invention; la figure 4 est un diagramme représentant en fonction du temps la répartition de la température suivant la largeur d'un feuillard d'acier enroulé en forme de bobine, chauffé par application de chaleur à l'une des extrémités de la bobine;
la figure 5 est un diagramme représentant un gradient de température suivant la largeur du feuillard à une température spécifique et une vitesse de chauffage déterminées, dérivées des courbes de répartition de température de la figure 4; la figure 6 est un diagramme représentant la variation dans un champ de répartition de température à gradient de température constant sur toute la largeur du feuillard à une température spécifique; la figure 7 est un diagramme représentant une courbe de chauffage (température en fonction du temps) illustrant un mode de chauffage qui se prête au chauffage d'une des extrémités de la bobine de feuillard concernée, effectuée pour réaliser la répartition de température représentée par la figure 6;
la figure 8 est un diagramme représentant une courbe de chauffage (température en fonction du temps) illustrant un mode de chauffage qui se prête au chauffage de l'autre extrémité de la
bobine de feuillard concernée, effectué pour réaliser la répartition de température représentée par la figure 6 (ligne verticale A) ; la figure 9 est un diagramme représentant la variation de la répartition de la température suivant la largeur du feuillard lorsque le chauffage d'une des extrémités de la bobine de feuillard commence à une température plus basse; la figure 10 représente de manière schématique un dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention; la figure 11 représente de manière schématique une exécution modifiée du dispositif selon la figure 10; la figure 12 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur de la bobine de feuillard concernée chauffée dans une seule direction de la manière illustrée
par la figure 10; la figure 13 représente de manière schématique le chauffage des côtés intérieur et extérieur de la bobine de feuillard concernée de la manière illustrée par la figure 10; la figure 14 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur de la bobine de feuillard
chauffée à ses côtés extérieur et intérieur; la figure 15 est un diagramme illustrant l'effet obtenu par refroidissement de la plaque de base du dispositif représenté par la figure 11; la figure 16 représente de manière schématique un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé selon l' invention; la figure 17 représente de manière schématique un troisième mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 18 représente de manière schématique la position abaissée d'un élément annulaire et d'un élément cylindrique dans l'appareil représenté par la figure 17; la figure 19 est un diagramme représentant la répartition de la température suivant la largeur du feuillard chauffé dans le dispositif selon la figure 17;
' la figure 20 représente de manière schématique un quatrième
mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
les figures 21(a) et 21(b) représentent de manière schématique un cinquième mode de mise en oeuvre de l'invention; la figure 22 représente de manière schématique une pile de tôles d'acier disposée entre deux inducteurs de flux magnétique transversal; la figure 23 représente un montage dans lequel deux groupes de petits inducteurs de flux magnétique transversal sont disposés en étroite relation mutuelle autour des périphéries intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier; la figure 24 représente un montage dans lequel deux groupes de petits inducteurs de flux magnétiques transversal sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre autour des périphéries intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier; la figure 25 représente de manière schématique une vue d'en dessus du montage représenté par la figure 24;
la figure 26 est une vue illustrant de manière schématique une application de l'invention au traitement thermique d'un bobine de feuillard d'acier dans un four tournant; et la figure 27 est une vue illustrant de manière schématique une application de l'invention au traitement thermique d'une pile de tôles d'acier.
L'invention est maintenant décrite en détail dans les lignes qui suivent par description de plusieurs exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention appliqué au traitement thermique d'une bobine de feuillard d'acier, bien qu'il se prête aussi bien au traitement thermique d'une pile de tôles d'acier.
Le principe fondamental de l'invention est exposé ci-après à l'aide de la figure 3, qui est une vue partielle en perspective partiellement en coupe, d'un four de recuit du type à caisse.
Ce four est muni d'une paire de couches d'isolation thermique
31 en laine céramique ou un autre calorifuge approprié, recouvrant les surfaces périphériques intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier 32, ainsi que d'une enveloppe intérieure 34, d'une plaque de base 36, d'un élément chauffant 33 disposé audessus de l'enveloppe intérieure 34, et d'une enveloppe extérieure 35. Les extrémités supérieure et inférieure de la bobine 32
ne sont pas calorifugées. Lorsque la bobine 32 est chauffée par le haut à son extrémité supérieure par l'élément chauffant 33, elle présente sur toute sa hauteur, c'est-à-dire suivant la largeur du feuillard, une répartition de température, dont l'évolution en fonction de la durée du traitement thermique est représentée par les courbes de la figure 4.
La variation de la température suivant l'épaisseur de paroi
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de la bobine est négligeable si les surfaces périphériques intérieure et extérieure sont dûment calorifugées.
La figure 5 est une représentation graphique dérivée des courbes de la figure 4 et représentant le gradient de température et la vitesse de chauffage sur toute la hauteur de la bobine à une température spécifique. Il ressort de cette figure 5 que, si le gradient de température spécifique a une limite inférieure indiquée par la flèche A tandis que la vitesse de chauffage a également une limite inférieure indiquée par la flèche B, une zone indiquée par la flèche C et des traits obliques définit une zone pour la hauteur de la bobine, c'est-à-dire pour la largeur du feuillard, qui satisfait aux conditions spécifiques imposées à la variation du gradient de température et de la vitesse de chauffage.
Bien que le procédé de chauffage selon l'invention se prête à de nombreuses modifications concernant sa mise en oeuvre, un haut degré de précision et de fiabilité peut être atteint en l'appliquant de la manière décrite ci-après.
Si l'augmentation de la température de l'extrémité de la bobine 32, à laquelle celle-ci est chauffée dans le four selon la figure 3, s'effectue suivant une loi spécifique, il est possible d'assurer que la bobine passe à tout niveau de sa hauteur par une température spécifique en maintenant le gradient de température et la vitesse de chauffage pratiquement constants indépendamment de la distance du niveau de l'extrémité concernée de la bobine, comme le montre la figure 6. Cette figure 6 représente l'évolution de la répartition de la température en fonction de la durée du traitement thermique sur toute la hauteur d'une bobine de feuillard relativement large, chauffée à l'une
de ses extrémités suivant une loi spécifique représentée par la courbe de la figure 7 et dépendant des propriétés physiques de la bobine.
Si le feuillard est moins large et a, par exemple, une largeur de 230 mm indiquée par la ligne verticale A dans la figure 6, et si la bobine est chauffée à l'une de ses extrémités suivant la loi représentée par la courbe de la figure 7, cette ligne verticale A indique l'élévation de la température de l'autre extrémité de la bobine au fur et à mesure que se poursuite le traitement thermique dans le four. Cette élévation de la température
de l'autre extrémité de la bobine est représentée par la couche de la figure 8. Il est ainsi possible d'assurer qu'un feuillard d'une largeur de 230 mm passe dûment par une température spécifique sur toute sa largeur avec un gradient de température et une augmentation de température constants, tout comme un feuillard plus large, si la bobine est chauffée à l'une de ses extrémités suivant la loi représentée par la courbe de la figure 7, et chauffée ou refroidie de manière que la température de l'autre extrémité de la bobine évolue suivant la loi représentée par la courbe de la figure 8.
La figure 9 représente l'évolution de la répartition de la température sur toute la hauteur de la bobine en fonction de la durée du traitement thermique lorsque le chauffage de la bobine à l'une de ses extrémités commence à une température plus basse. Bien que le chauffage de la bobine s'effectue dans les mêmes conditions que celles représentées par la figure 6, sa température s'élève moins rapidement. D'où la possibilité de régler la vitesse d'augmentation de la température dans une bobine par variation de la température initiale, c'est-à-dire de la température à laquelle commence le chauffage de la bobine, et cela quelle que soit la loi suivant laquelle s'effectue le chauffage de la bobine à l'une de ses extrémités. La figure 10 représente à titre d'exemple un dispositif destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon la présente invention.
Ce dispositif comporte deux couches de laine céramique ou d'un autre calorifuge approprié 112, qui recouvrent les surfaces intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier 111, une enveloppe intérieure 113, un corps de four 114, un élément chauffant supérieur 115, tel que, par exemple, une résistance spiralée chauffante, une plaque de base 123 à haute conductibilité thermique, un serpentin de refroidissement 116 disposé sous ladite plaque de base 123, des détecteurs de température 117a, 117d, 117b
et 117c servant à mesurer la température de la bobine à ses deux extrémités et en des points intermédiaires de sa hauteur, un système 118 pour le réglage de la température de la bobine, un dispositif 119 pour le réglage de l'alimentation de l'élément chauffant
115, un dispositif 120 pour le réglage du débit de l'agent frigorifique, un élément chauffant inférieur 121, tel que, par exemple, une résistance spiralée chauffante disposée sous ledit serpentin de refroidissement 116, et un dispositif 122 pour le réglage de l'alimentation de l'élément chauffant 121.
Le chauffage de la bobine 111 s'effectue généralement à l'aide de l'élément chauffant supérieur 115, qui en chauffe l'extrémité supérieure, dont la température est mesurée par le détecteur
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réglée par le dispositif 119 de manière que la température de l'extrémité supérieure de la bobine s'élève suivant la loi représentée par la courbe de la figure 7. La température régnant à l'extrémité inférieure de la bobine est mesurée par le détecteur
117d et réglée par réglage de l'alimentation de l'élément chauffant 121 au moyen du dispositif 122 ou bien par réglage de débit de l'agent frigorifique dans le serpentin 116 au moyen du dispositif 120, tout cela de manière que cette température évolue suivant la courbe représentée par la figure 8. Les températures régnant aux points intermédiaires de la hauteur de la bobine 111
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détectées sont employées pour corriger l'évolution des températures aux extrémités supérieure et inférieure de la bobine pour la rendre conforme aux lois représentées respectivement par les courbes des figures 7 et 8 en vue d'un traitement thermique dûment réglé de la bobine 111. Tous ces réglages pourront s'effectuer par des techniques connues sous la commande du système de réglage à ordinateurs 118.
Le feuillard ou la tôle d'acier électromagnétique est, en vue de son recuit de finissage par le procédé de l'invention décrit dans les lignes précédentes, chauffé de manière que tous les points de son profil transversal ou longitudinal passent par la zone intermédiaire entre les domaines de températures de recristallisation primaire et secondaire avec un gradient de température déterminé dans le but de le transformer en du feuillard ou de la tôle d'acier électromagnétique à grains orientés et accusant une haute densité de flux magnétique, par orientation appropriée des grains formés par recristallisation secondaire.
Il y a toutefois lieu de souligner que l'application du procédé décrit dans les lignes précédentes et basé sur le chauffage unilatéral de feuillard embobiné ou de tôles empilées impose une certaine limitation à la largeur du feuillard ou de la tôle à traiter par ce procédé. En effet, si la largeur du feuillard ou de la tôle dépasse une certaine limite, il est difficile d'obtenir de l'acier électromagnétique de qualité uniforme, c'est-àdire à propriétés magnétiques suffisamment constantes sur toute la largeur et toute la longueur du feuillard ou de la tôle.
Ce problème est résolu par un deuxième aspect de l'invention, prévoyant un apport supplémentaire de chaleur aux surfaces intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard ou aux surfaces supérieure et inférieure d'une pile de tôles et permettant ainsi le chauffage d'une zone sensiblement plus grande entre l'extrémité de la bobine ou de la pile de tôles soumise au chauffage principal et l'autre extrémité de la bobine ou de la pile.
Ce deuxième aspect de l'invention est décrit en détail dans les lignes qui suivent par la description d'une exemple de mise en oeuvre donnée avec référence aux dessins annexés.
Exemple 1
Comme le montre la figure 11, une bobine 221 de feuillard d'acier électromagnétique est disposée sur une plaque de base
222 et un corps cylindrique calorifuge 226 est introduit dans la bobine, autour de laquelle est disposé un corps annulaire 225 d'une matière calorifuge. La masse de matière calorifuge cylindrique 226 introduite dans la bobine a un diamètre extérieur
qui est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la bobine pour faciliter son déplacement axial dans la bobine en vue de son introduction ou son extraction. La masse de matière calorifuge
225 a un diamètre intérieur qui est un peu plus grand que le dia-mètre extérieur de la bobine pour faciliter son montage ou démontage par coulissage axial. L'extrémité inférieure de la masse de matière calorifige 226 est reliée par l'entremise d'une tige de connexion 229 à un dispositif de commande 230, tel que, par exemple, le piston d'un cylindre hydraulique, tandis que l'extrémité inférieure de la masse de matière calorifuge 225 est reliée par l'entremise de tiges de connexion 227 à des dispositifs de commande 228, tels que, par exemple, des pistons de cylindres hydrauliques.
Ces dispositifs de commande 228 et 230 servent au déplacement axial respectivement de la masse 225 à l'intérieur et de la masse 226 à l'extérieur de la bobine. Le dispositif selon la figure 11 comporte en outre une enveloppe intérieure 223, une enveloppe extérieure 224, un élément chauffant électrique ou un brûleur 231 disposé sous le plafond de l'enveloppe extérieure
224, un élément chauffant électrique ou un brûleur 232 fixé à la paroi latérale de l'enveloppe extérieure 224, et un dispositif de refroidissement 233.
L'extrémité supérieure de la bobine 221 se trouve dans le même plan que les extrémités supérieures des corps calorifuges
225 et 226, comme le montre la figure 11, ou bien les extrémités supérieures de ces deux corps 225 et 226 se trouvent à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure de la bobine 221. Un
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de la bobine 221 à l'aide de l'élément chauffant plafonnier 231. La présence des corps calorifuges 225 et 226 évite la transmission d'un nombre appréciable de calories le long de la paroi supérieure
(horizontale dans la figure 11) de la bobine, de sorte que la
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supérieure et s'écoule dans une seule direction de l'extrémité supérieure vers l'extrémité inférieure de la bobine. C'est le stade de chauffage dit unidirectionnel. Au début de ce stade de chauffage unidirectionnel, la bobine ne doit pas nécessairement se trouver à la température ambiante, mais peut être préchauffée à une température quelconque inférieure à un domaine de température spécifique.
Au stade de chauffage unidirectionnel, l'extrémité supérieure de la bobine 221 est chauffée plus rapidement par l'apport de chaleur Q 1 que les autres parties de la bobine, ce qui crée un gradient de température suivant la hauteur de la bobine, c'est-àdire suivant la largeur du feuillard embobiné. Lorsque le chauffage de la bobine continue, le domaine de température spécifique se déplace graduellement vers le bas vers l'extrémité inférieure de la bobine et la température de la bobine considérée dans son ensemble s'élève graduellement. Ce phénomène est illustré par les courbes de la figure 12, qui montrent comment varie la répartition de la température suivant la hauteur de la bobine au fur et à mesure que se prolonge la période de chauffage.
Il ressort clairement de la figure* 12 que dans la bobine règne un gradient de température au stade de chauffage unidirectionnel.
Il y a toutefois lieu d'observer que l'élévation de la température de l'extrémité supérieure de la bobine est limitée par la nécessité d'éviter tout risque de détérioration de la mince couche vitreuse à la surface du feuillard ou de la tôle d'acier, de sorte qu'il y a lieu de fixer une température limite 62 au-delà de laquelle tout chauffage de la partie supérieure de la bobine doit être évité. Si le chauffage unidirectionnel de la bobine est con-
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rature, la température de la bobine accuse une répartition suivant la hauteur, représentée, par exemple, par la courbe 60H de la figure 12, qui a trait à la répartition de la température après 60 heures de chauffage.
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tion de température obtenue quand l'extrémité supérieure de la bobine se trouve encore à une température inférieure à la limite
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pêche l'élaboration d'un acier électromagnétique doté des propriétés magnétiques désirées.
Par conséquent, il est nécessaire d'abaisser les corps calorifuges 225 et 226 pour découvrir les parties supérieures des surfaces intérieure et supérieure de la bobine 221, voisines de <EMI ID=13.1>
son extrémité supérieure (figure 13), avant que la bobine accuse une répartition de température correspondant à celle représentée
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l'extrémité supérieure de la bobine 221, les parties ainsi découvertes des surfaces extérieure et intérieure de la bobine
(figure 13) reçoivent respectivement des calories supplémentaires
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de ces parties découvertes, qui accuse ainsi une répartition du genre de celle représentée par la courbe B de la figure 14, différente de la répartition représentée par la courbe B', qui serait la répartition obtenue en continuant le chauffage unidirectionnel sans apport supplémentaire de chaleur. Le gradient de
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que le gradient (d9/dx) , dérivé de la courbe B' et convient donc manifestement à l'amélioration des propriétés magnétiques de l'acier.
Les masses calorifuges 225 et 226 sont graduellement abaissées au fur et à mesure que se poursuit le traitement thermique, de manière à augmenter graduellement les parties découvertes
des surfaces extérieure et intérieure de la bobine, dont la température monte rapidement par chauffage supplémentaire, de sorte que la répartition de la température suivant la hauteur de la bobine évolue selon les courbes C, D et E de la figure 14, qui sont de forme analogue à la courbe B. Si les parties soumises
au chauffage supplémentaire ne sont pas graduellement agrandies par abaissement des masses calorifuges, la température de la bobine accuse une répartition du genre représenté par la courbe C' ou D', qui définit un gradient de température plus faible au point où elle coupe l'horizontale correspondant à la température spéci-
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de température relativement élevé. La période pendant laquelle
la bobine subit le chauffage supplémentaire décrit dans les lignes précédentes et illustré par la figure 13 s'appele ci-après période ou stade de chauffage latéral.
Au stade de chauffage latéral, le chauffage supplémentaire de la bobine permet la réalisation sur toute la hauteur de la bo- <EMI ID=18.1>
bine d'une répartition de la température selon une courbe de forme analogue à celle de la courbe B, C, D ou E de la figure 14, quelle que soit la durée du traitement thermique. Le procédé de chauffage ici décrit se prête donc à la création d'un gradient de
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et, par conséquent, à un traitement thermique conférant à la bobine de feuillard d'acier les propriétés magnétiques requises sur
toute sa hauteur.
L'emploi du dispositif de refroidissement 233 se montre particulièrement efficace pour la création de n'importe quel gradient de température désiré. Ce dispositif de refroidissement
se compose par exemple d'un serpentin parcouru par un fluide frigorifique approprié, tel que l'azote. En l'absence de refroidissement, l'isolation thermique de la plaque de base permet, en théorie, l'obtention d'un gradient de température d6/dx égal à zéro
(courbe A de la figure 15), avec risque d'annulation de l'effet attendu du procédé selon l'invention. D'autre part, le refroidissement de la plaque de base 222 donne lieu à la création d'un gradient de température relativement élevé, comme le montre la cour- be B de la figure 15, et contribue ainsi à augmenter l'efficacité
et à élargir les possibilités d'application du procédé selon l'invention.
Exemple 2
La figure 16 représente de manière schématique un four comportant une plaque de base 342 qui porte une bobine de feuillard d'acier 34l, une enveloppe intérieure 343, une enveloppe extérieure 344 et un élément chauffant 345, tel qu'un élément chauffant électrique ou un brûleur à mazout, monté sous le plafond de l'enveloppe extérieure 344. L'enveloppe intérieure 343 se trouve tout près de la surface périphérique extérieure de la bobine 341. Dans l'espace entre les parois latérales de l'enveloppe intérieure 343
et de l'enveloppe extérieure 344 est monté un groupe d'éléments chauffants latéraux 346/1 à 346/4, séparés par des parois calori- fuges 347. Ces éléments chauffants regardent la surface périphé-
rique extérieure de la bobine 341 sur toute sa hauteur. Il va sans dire que, dans la pratique, le nombre de ces éléments chauffants latéraux, destinés à chauffer la surface extérieure de la bobine .
ne se limite pas nécessairement à quatre, mais peut être plus grand ou plus petit, à condition d'être au moins égal à deux. Dans l'espace central creux de la bobine est montée une pluralité d'éléments chauffants 350/1 à 350/4 destinés à chauffer la surface intérieure de la bobine et séparés par des parois calorifuges
351. Il va de soi que le nombre de ces éléments chauffants destinés à chauffer la surface intérieure de la bobine -ne se limite pas nécessairement à quatre, mais peut être plus grand ou plus petit, à. condition d'être au moins égal à deux.
Des thermocouples 348/1 à 348/4 servent à détecter la température desdits éléments chauffants destinés à chauffer la surface extérieure de la bobine et à transmettre les signaux de température correspondants à une unité de réglage qui règle la température des divers éléments chauffants, tandis que des thermocouples
349/1 à 349/4, prévus pour la bobine 341, sont alignés horizontalement par rapport aux susdits thermocouples 348/1-348/4 pour le contrôle de la température des éléments chauffants de la surface extérieure de la bobine.
Il est à noter que tous ces thermocouples sont superflus lorsque l'installation est équipée d'un système de programmation définissant toutes les températures de la bobine et leur évolution par exemple par des* opérations digitales au moyen d'une calculatrice électronique.
Un premier chauffage s'effectue à l'aide de l'élément chauffant plafonnier 345 chargé du chauffage de l'extrémité supérieure de la bobine 341. L'espace creux central de la bobine 341 est fermé par une plaque calorifuge 352 et seule une fente étroite est prévue entre la surface périphérique extérieure de la bobine
341 et les parois latérales des enveloppes intérieure et extérieure 343 et 344,*de sorte que seule une faible partie de la chaleur fournie par ledit élément chauffant plafonnier 345 est transmise suivant l'épaisseur de paroi de la bobine 341, qui est ainsi soumise à un chauffage unidirectionnel conformément à la représentation graphique de la figure 12.
Si, à ce stade de chauffage unidirectionnel, les températures de la bobine et de l'élément chauffant sont constamment contrôlées et réglées pour éviter toute différence de température entre la bobine et l'élé-ment chauffant, la transmission de chaleur le long de la paroi
de la bobine est diminuée davantage et le chauffage unidirectionnel est sensiblement amélioré, avec création d'un gradient de température suivant la hauteur de la bobine. si le thermocouple
349/1 signale pour la température de la bobine une valeur supé-
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ments chauffants correspondants 346/1 et 350/1 sont réglées de manière à dépasser la température de la bobine détectée par le thermocouple 349/1.
Dans ces conditions, la partie de la bobine contrôlée par
le thermocouple 349/1 subit un chauffage supplémentaire effectué par les éléments chauffants 346/1 et 350/1. Il s'agit de chauffage superficiel latéral du genre décrit dans l'exemple 1. Ce chauffage latéral provoque une élévation brusque de la température signalée par le thermocouple 349Zl, tandis que les thermocouples 349/2 à 349/4 ne signalent qu'une faible augmentation
de la température aux points correspondants, par suite du fait que la température des éléments chauffants concernés est réglée de manière à être égale à la température de la bobine. Il s'ensuit une différence sensible de la vitesse d'augmentation de la température entre les extrémités supérieure et inférieure de la bobine avec création d'un gradient de température suivant la hauteur de la bobine. La répartition de température ainsi obtenue est représentée par la courbe B de la figure 14.
La répartition de la température obtenue sans chauffage latéral est représentée par la courbe B' de la figure 14. Le gradient
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chauffage latéral est plus grand que celui obtenu sans chauffage latéral et de ce fait favorable pour améliorer les propriétés magnétiques du métal.
Ensuite, dès que la température de la bobine détectée par le
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pérature des éléments chauffants 346/2 et 350/2 est haussée pour chauffer les surfaces de la bobine au niveau 349/2. La température de ces parties soumises au chauffage latéral s'élève rapidement avec, comme conséquence, la création d'un haut gradient de température à partir de la partie inférieure de la bobine.
�
1
Comme le chauffage latéral de la bobine s'étend graduellement vers sa partie inférieure, la bobine accuse une répartition de
la température selon sa hauteur du genre de celle représentée
par la courbe c, D ou E de la figure 14. Il est ainsi possible, tout comme dans le cas illustré par l'exemple 1, de créer un gradient de température constant à la température spécifique 9 0 sur toute la hauteur de bobine et de conférer ainsi à tout le feuillard enroulé les propriétés magnétiques requises.
Exemple 3
La figure 17 représente une bobine de feuillard d'acier 461, disposée sur une plaque de base 462 et entourée d'une enveloppe extérieure 463. Une chambre de refroidissement annulaire 464 se trouve à faible distance radiale de la surface périphérique extérieure de la bobine 461 et est surmontée d'une masse annulaire de matière calorifuge 465. La chambre de refroidissement 464 et la masse de matière calorifuge 455 forment une structure annulaire intégrale qui enveloppe totalement la surface périphérique extérieure de la bobine 461 et est à son tour enveloppé d'une couche de matière calorifuge 466. Cette structure annulaire est reliée par des tiges de connexion 467 à des éléments de commande 468, tels que des pistons hydrauliques, en vue de leur translation verticale axiale par rapport à la bobine 461.
Une chambre de refroidissement cylindrique 469, disposée dans l'espace creux central de la bobine 461 à faible distance radiale de la surface périphérique intérieure de cette dernière, peut se déplacer verticalement selon l'axe de la bobine. Une masse cylindrique d'une matière calorifuge 470 surmonte cette chambre de refroidissement avec laquelle elle forme une structure cylindrique intégrale, qui est reliée par une tige de connexion 471 à un élément de commande 472, tel qu'un piston hydraulique, en vue de sa translation verticale selon l'axe de la bobine, comme le représente la figure
18. Un élément chauffant 473, tel qu'un élément chauffant électrique ou un brûleur à mazout, est monté sous le plafond de ladite enveloppe extérieure 463, tandis qu'un élément chauffant 474 est fixé à la paroi latérale de cette dernière en regard de la surface périphérique extérieure de la bobine 461. Un autre élément chauffant 475 est disposé sous la plaque de base 462 et un dispo-sitif de refroidissement, tel qu'un serpentin de refroidissement, est prévu sous l'élément chauffant 475.
La bobine 461 est d'abord chauffée à partir de la température ambiante jusqu'à un niveau inférieur à la température spécifique
60' Les structures annulaire et cylindrique sont alors abaissées par les dispositifs de commande 468 et 472 de manière à découvrir entièrement la bobine 461, comme le montre la figure 18. La bobine 461 est ainsi entièrement chauffée par l'élément chauffant plafonnier 473, l'élément chauffant 474 de la paroi latérale et l'élément chauffant inférieur 475. Tout cela s'effectue sans problèmes par suite du fait que la bobine 461 est chauffée jusqu'à une température inférieure à la température spécifique 8 et que l'absence d'un gradient de température suivant la hauteur de la bobine n'a pas d'influence sur les propriétés magnétiques de l'acier.
Le chauffage simultané de toutes les parties de la bobine présente l'avantage d'une réduction sensible du temps de chauffage.
Si les structures annulaire et cylindrique sont remontées jusu'à ce que leur extrémité supérieure se trouve au même niveau que celle de la bobine 461, le chauffage unidirectionnel de la bobine se limite à son extrémité supérieure comme dans le cas de l'exemple 1, de sorte qu'un gradient de température se crée suivant la hauteur de la bobine.
Des thermocouples ou d'autres détecteurs de température appropriés 477/1 à 477/5 se trouvent espacés sur toute la hauteur de la bobine 461 pour détecter la température des parties de
la bobine adjacentes aux chambres de refroidissement 464 et 469. Ces détecteurs sont superflus si le chauffage de la bobine est programmé par exemple à l'aide d'un ordinateur électronique.
Le débit de l'agent frigorifque, tel que par exemple l'azote à l'état gazeux, qui se dirige vers les chambres de refroidissement
464 et 469, est réglé pour augmenter leur pouvoir réfrigérant dans le but d'éviter que la température de la bobine n'y atteigne
<EMI ID=23.1>
grande différence de température, c'est-à-dire un haut gradient de température, se crée entre les parties supérieure et inférieure de la bobine lorsque son extrémité inférieure passe par la température spécifique.
La répartition de la température ainsi obtenue selon la hauteur de la bobine est représentée par la courbe B de la figure
19. En l'absence d'une chambra de refroidissement 464 ou 469,
une quantité excessive de chaleur serait transmise vers la région entière où la température est maintenue à un niveau légèrement inférieur au domaine de la température spécifique, avec comme conséquence une augmentation excessive de la température dans toute la bobine et une répartition de la température
sur toute la hauteur de la bobine représentée par la courbe C
de la figure 19. Comme on le voit en se reportant à cette figure
19, le gradient de température défini par la courbe B à la température spécifique 6 est plus grand que celui défini par la courbe C.
Les masses annulaire et cylindrique sont alors abaissées pour découvrir et exposer l'extrémité supérieure de la bobine
461 et les surfaces périphériques intérieure et extérieure de
la partie ainsi découverte de la bobine subissent un chauffage supplémentaire tout comme dans le cas illustré par l'exemple 1.
Il s'ensuit que la température de cette partie de la bobine monte rapidement, tandis que les chambres de refroidissement
464 et 469 refroidissent la partie inférieure de la bobine 461
<EMI ID=24.1>
Il s'ensuit qu'un gradient de température s'établit entre les parties supérieure et inférieure de la bobine.
Les structures annulaire et cylindrique sont ensuite abaissées davantage de manière à agrandir graduellemenr la partie découverte et exposée de la* bobine 461 jusqu'à ce que l'extrémité inférieure de la bobine passe par la température spécifique 00 pendant qu'un haut gradient de température est maintenu
<EMI ID=25.1>
Le dispositif de refroidissement 476 sert à refroidir l'extrémité inférieure de la bobine pour éviter que la température n'y dépasse la température spécifique pendant le chauffage latéral de la bobine. Cette opération est toutefois arrêtée lorsque l'extrémité inférieure de la bobine est chauffée latérale. ment .
1
Exemple 4.
La figure 20 représente une bobine de feuillard d'acier 578 disposée sur une plaque de base 579 reliée par des tiges de connexion 582 à des unités de commande 583, telles que, par exemple, des pistons hydrauliques. Une masse calorifuge de forme cylindrique 581, disposée dans l'espace creux central de la bobine 578, a un diamètre extérieur légèrement supérieur au diamètre intérieur de la bobine, tandis qu'une masse calorifuge de forme annulaire
580, dont le diamètre intérieur est légèrement plus grand que le diamètre extérieur de la bobine, entoure cette dernière. La bobine 578 peut ainsi être.déplacée verticalement le long desdites masses calorifuges 580 et 581 par les unités de commande 583. Une enveloppe intérieure 586 délimite une chambre chauffante 584 située au-dessus des masses calorifuges 580 et 581.
Des éléments chauffants, tels que des éléments chauffants électriques ou des brûleurs à mazout, sont prévus pour chauffer la chambre chauffante 584.
Au début du chauffage de la bobine 578, l'extrémité supérieure de la bobine est maintenue au niveau de l'extrémité supérieure de chacune des deux masses calorifuges 580 et 581, tandis que la chambre de chauffage 584 est chauffée par les éléments chauffants
585. La bobine 578 est chauffée graduellement par chauffage unidirectionnel à son extrémité supérieure, de sorte qu'un gradient de température se crée suivant sa hauteur, tout comme dans l'exemple 1. Lorsque l'extrémité supérieure de la bobine a atteint la température spécifique, la bobine est remontée et repoussée par les unités de commande 583 vers la chambre chauffante 584 en vue du chauffage de ses surfaces périphériques intérieure et extérieure.
La température de la partie de la bobine chauffée dans la chambre chauffante 584 monte rapidement et, par suite de la grande différence de température entre les parties supérieure et inférieure de la bobine, s'établit un haut gradient de température en un point où la bobine passe par la température spécifique. La bobine est maintenant remontée davantage. Cette opération diffère de celle de l'exemple 1 en ce que les masses calorifuges sont graduellement abaissées en vue du chauffage latéral de la bobine, mais y ressemble en ce qui concerne le chauffage de cette dernière.
Il va sans dire que l'application du procédé selon le présent exemple de mise en oeuvre de l'invention provoque la création d'un haut gradient de température dans la partie de la bobine qui passe par la température spécifique, ce qui confère d'excellentes propriétés magnétiques à toute la bobine de feuillard d'acier ainsi traitée.
Exemple 5.
Les figures 21(a) et 21(b) représentent une bobine de feuillard 690 disposée sur une plaque de base 691, ainsi qu'une masse de matière calorifuge de forme cylindrique 692 disposée dans l'espace creux central de la bobine. Une paroi calorifuge 693, dont le diamètre intérieur est un peu plus grand que le diamètre extérieur de la bobine 690, contient une enveloppe 701.
Un corps de four ou une enveloppe extérieure 696 délimite une chambre chauffante 694, pour laquelle est prévu un élément chauffant 695. La paroi 693 et l'élément chauffant 695 sont fixés à
la paroi latérale du four 696. Le corps du four 696 peut être déplacé verticalement au moyen d'un câble 698, qui s'étend entre le sommet du four et un treuil 699 par l'entremise d'un jeu de poulies 697 portées par une grue 700.
Au début du chauffage de la bobine 690, son extrémité supérieure est maintenue au niveau de celle de la paroi 695 et chauffée uniquement par chauffage unidirectionnel comme dans les exemples
1 et 4, par suite du fait que la paroi calorifuge 693 se trouve à proximité immédiate de la surface périphérique extérieure de la bobine. Lorsque la température de la partie supérieure de la bobine a atteint le niveau de la température spécifique, le corps
de four 696 est graduellement abaissé, comme le montre la figure
21(b). Les surfaces extérieures de la bobine sont ainsi exposées à la chaleur régnant dans la chambre chauffante 694 et chauffées avec formation d'un haut gradient de température suivant la hauteur de la bobine, comme dans les exemples 1 et 4, avec comme résultat la production de feuillard d'acier jouissant d'excellentes propriétés magnétiques.
Conformément aux exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, décrits dans les lignes précédentes, la combinaison judicieuse.de chauffage unidirectionnel, de chauffage latéral et de refroidissement pour le recuit de finissage d'une bobine de feuillard d'acier électromagnétique permet la création d'un haut gradient de température dans un laps de temps réduit sur toute la largeur du feuillard, si tous les points de la bobine passent par une température spécifique, et se prête de ce fait à l'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés jouissant de propriétés magnétiques fortement améliorées.
Inutile de dire que le procédé selon l'invention, décrit dans les lignes précédentes pour le recuit d'une bobine de feuillard d'acier, se prête également au recuit d'une pile de tôles d'acier.
Selon le premier et le second aspect de l'invention, de la chaleur est fournie à une bobine de feuillard d'acier ou à une pile de tôle d'acier par simple transmission à partir d'une source de chaleur. Toutefois, ce procédé n'est pas toujours avantageux en ce qui concerne sa productivité, étant donné que celleci dépend de l'efficacité de la transmission de chaleur.
Ce problème est résolu par un troisième aspect de l'invention qui assure une augmentation nette de la productivité du procédé concerné. Selon ce troisième aspect de l'invention, au moins une paire d'inducteurs de flux transversal s'emploient pour chauffer par induction les surfaces périphériques intérieure et extérieure d'une bobine de feuillard d'acier ou des surfaces antérieure et postérieure d'une pile de tôles d'acier et une zone chauffante créée sur la bobine ou la pile est déplacée
afin d'assurer que toutes les parties de la bobine ou de la pile passent suivant sa largeur ou sa longueur avec un gradient de température prédéterminé par la zone intermédiaire entre les domaines de température pour la recristallisation primaire et la recristallisation secondaire.
Cet aspect de l'invention est décrit en détail dans les lignes qui suivent avec référence aux dessins annexés. Il s'agit tout d'abord de la figure 22, qui présente une paire d'inducteurs
<EMI ID=26.1> enroulement 803 sur le bras médian 805 d'un noyau de fer 804.
<EMI ID=27.1>
pendiculaire à l'épaisseur de la pile 802 à une vitesse qui dépend de la fréquence de la source de tension d'excitation. Ce champ magnétique engendre par induction des courants de Foucault dans la pile de tôles 802, qui est ainsi chauffée par effet Joule.
Il est possible de n'employer qu'un seul inducteur pour chauffer une pile 802 d'épaisseur réduite, monté en regard de l'une
ou l'autre des deux faces de la pile. Dans ce cas, un inconvénient du chauffage par induction consiste en ce que toute la pile
802 n'est pas chauffée uniformément par suite du fait que la production de chaleur s'effectue surtout dans la zone traversée par le flux. Cette tendance est plus forte en cas d'emploi d'un plus grand inducteur pour le chauffage efficace d'une pile de tôles
de plus grande épaisseur. Pour remédier à cette difficulté, l'invention préconise l'emploi d'une paire de groupes de petits in-
<EMI ID=28.1>
diate l'un de l'autre autour des surfaces extérieure et intérieure d'une bobine de feuillard d'acier 902, afin d'assurer un chauffage uniforme de la bobine suivant sa périphérie intérieure et sa périphérie extérieure, comme le montre la figure 23..
Un procédé plus efficace est illustré par la figure 24, qui représente une paire de groupes de petits inducteurs 903a et 903b
(non représenté) disposés à une certaine distance l'un de l'autre respectivement devant la surface extérieure et la surface intérieure d'une bobine de feuillard d'acier 904. Ces inducteurs et la bobine peuvent se déplacer mutuellement autour de l'axe de la bobine.
C'est ainsi, par exemple, que la bobine 904 est immobile et les inducteurs 903a et 903b peuvent tourner dans le sens indiqué par la flèche A afin d'assurer un chauffage périphérique intérieur et extérieur aussi uniforme que possible de la bobine, et cela de manière à créer un gradient de température entre les parties chauffées et les autres parties de la bobine et créer ainsi les conditions requises pour une recristallisation impeccable.
Au fur et à mesure que se poursuit la recristallisation secondaire, les inducteurs peuvent se déplacer suivant la largeur du feuillard dans le sens indiqué par les flèches B dans la figure 23 ou 24 afin d'assurer un traitement thermique impeccable de la bobine sur toute sa hauteur.
La vitesse du chauffage peut être réglée surtout par réglage de l'élévation de température requise au chauffage de la bobine, tandis que le réglage du gradient de température s'effectue surtout par l'intermédiaire de la zone chauffée directement par les inducteurs. Par exemple, en présence d'une bobine d'un diamètre moyen de 1000 mm et d'une épaisseur de paroi de 100 mm, préchauffée à 800[deg.]C et puis chauffée à 1000[deg.]C, et d'inducteurs qui se déplacent à une vitesse de 600 mm par heure, un apport effectif d'environ 60 000 kcal/heure suffit pour chauffer la bobine. Si la zone directement chauffée par les inducteurs a une largeur de
<EMI ID=29.1>
heure avec un gradient de température moyen de 20[deg.]c/cm.
Dans le montage représenté par la figure 24, une force électro-magnétique agit entre la bobine et les inducteurs si la bobine est magnétique. Si la bobine et les inducteurs se meuvent mutuellement dans une seule direction, ce mouvement provoque un serrage ou desserrage désavantageux de la bobine. Pour éviter
cet inconvénient, il est indiqué de varier la direction du mouvement relatif des inducteurs 903a et 903b de la manière indiquée par les flèches C de la figure 25. La force électro-magnétique qui agit entre la bobine et les inducteurs varie en fonction de la distance qui sépare la bobine des inducteurs. Il s'ensuit que cette distance est un des principaux facteurs dont dépend l'efficacité du chauffage inductif. D'où l'importance
de maintenir cette distance à une valeur appropriée pour assurer la stabilité du traitement thermique. Une bonne solution pratique consiste en l'emploi d'un support pour les inducteurs
qui repose sur la surface concernée de la bobine et le maintien d'un intervalle constant entre la bobine et les inducteurs pour éviter l'effet néfaste des forces électromagnétiques agissant entre eux.
Bien que le chauffage inductif se prête évidemment au chauffage d'une bobine de feuillard ou d'une pile de tôles d'acier
à partir de la température ambiante, il est néanmoins préférable de limiter son application au chauffage d'une bobine ou pile dans un domaine de température comportant la température de recristallisation du métal et s'étendant, par exemple, de 800 à
<EMI ID=30.1>
d'autres méthodes, telles que le chauffage au gaz. Ce procédé présente le double avantage de réduire les frais de chauffage et d'augmenter l'efficacité de l'installation.
La figure 26 illustre l'application de l'invention au traitement thermique d'acier électromagnétique dans un four tournant. Une bobine de feuillard d'acier 906 est introduite dans le four par l'ouverture d'entrée 905 et y déplacée dans le sens indiqué par la flèche D en vue de son préchauffage dans la zone PH, d'une première égalisation dans la zone 1S et de son chauffage primaire dans la zone 1H.
La bobine ainsi chauffée à la température prescrite arrive alors dans la zone 907 où s'effectue sa recristallisation secondaire (recuit) par le procédé de l'invention, après quoi elle passe par une deuxième zone d'égalisation 1C et une zone de refroidissement 2C avant d'être évacuée par l'ouverture de sortie
906. L'application de l'invention au traitement thermique de la
<EMI ID=31.1>
culièrement avantageuse en ce qui concerne l'efficacité d'utilisation de l'entière installation. Inutile de dire que tout cela vaut également pour le traitement thermique de la tôle d'acier.
La figure 27 illustre, à titre d'exemple, l'application de ,l'invention au traitement thermique d'une pile de tôles d'acier. La pile 909 se déplace longitudinalement dans le sens indiqué par la flèche E à une vitesse choisie en fonction de la vitesse de croissance des cristaux du métal. Deux inducteurs 908a et <EMI ID=32.1>
perpendiculaire au déplacement de la pile 909, à une vitesse choisie de manière à éviter qu'une différence de pression appréciable puisse se manifester suivant la largeur de la pile 909. Il va de soi qu'il est également possible, en guise de solution alternative, de disposer une pluralité d'inducteurs immobiles et peu espacés sur une ligne transversale, perpendiculaire à la translation longitudinale de la pile 909.
Un des grands avantages de l'invention consiste en ce qu'elle se prête à un traitement thermique environ dix fois plus rapide que celui effectué par le procédé conventionnel. En effet, le traitement thermique conventionnel de feuillard ou de tôle d'acier sur toute sa largeur par chauffage unidirectionnel au moyen d'une source de chaleur extérieure s'effectue par exemple à un rythme d'environ 25 mm/heure et, en cas de chauffage bidirectionnel, d'environ 50 mm/heure au plus, tandis que la présente invention permet de travailler à un rythme disons de 600 mm/heure (lcm/minute). Inutile de souligner les grands avantages économiques
que présente le traitement thermique de l'acier électromagnétique par le procédé rapide de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé d'élaboration de feuillard ou de tôle d'acier électromagnétique à grains orientés par recuit, effectué en vue
de la recristallisation primaire du métal, de feuillard ou de
tôle d'acier électromagnétique laminé à froid jusqu'à son épaisseur définitive, suivi de recuit de recristallisation secondaire par chauffage effectué de manière que toutes les parties du feuillard ou de la tôle situées sur toute sa largeur ou longueur passent par la zone intermédiaire entre les domaines de température pour la recristallisation primaire et la recristallisation secondaire avec un gradient de température prédéterminé, caractérisé en ce que ledit recuit de recristallisation secondaire s'effectue par chauffage principal d'au moins une des extrémités d'une bobine de feuillard d'acier ou d'une pile d'une pluralité
de tôles d'acier.