CA2022042A1 - Procede et dispositif permettant de traiter thermiquement des feuillards metalliques - Google Patents
Procede et dispositif permettant de traiter thermiquement des feuillards metalliquesInfo
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Abstract
Société dite : Compagnie Générale des Etablissements MICHELIN - MICHELIN & CIE
TITRE : PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE TRAITER
THERMIQUEMENT DES FEUILLARDS METALLIQUES
ABREGE
Procédé et dispositif (100) permettant de traiter thermiquement un feuillard métallique (1) caractérisés en ce qu'on fait passer le feuillard (1) dans une enceinte (2) contenant un gaz (3) pratiquement dépourvu de ventilation forcée de telle sorte qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard (1) et les parois (2a) de l'enceinte (2) par l'intermédiaire du gaz (3) contenu dans l'enceinte (2). Feuillards métalliques (1) obtenus avec ce procédé et ce dispositif (100).
Fig. 1
TITRE : PROCEDE ET DISPOSITIF PERMETTANT DE TRAITER
THERMIQUEMENT DES FEUILLARDS METALLIQUES
ABREGE
Procédé et dispositif (100) permettant de traiter thermiquement un feuillard métallique (1) caractérisés en ce qu'on fait passer le feuillard (1) dans une enceinte (2) contenant un gaz (3) pratiquement dépourvu de ventilation forcée de telle sorte qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard (1) et les parois (2a) de l'enceinte (2) par l'intermédiaire du gaz (3) contenu dans l'enceinte (2). Feuillards métalliques (1) obtenus avec ce procédé et ce dispositif (100).
Fig. 1
Description
20220~'~
L'invention concerne les procédés et les dispositifs permsttant de traiter thermiquement des feuillards métalliques.
Les demandes de brevets fran~ais 88fO090~ et 88/08425 décrivent des procédés et des dispositifs permettant d'effectuer des traitements de perlitisation et d'austénitisation de fils métalliques en utilisant des tubes qui contiennent des gaz pratiquement dépourvus de ventilation forcée.
Ces procédés et ces dispositifs présentent les avantages suivants :
- simplicité, coûts d'investissement et de foDctionnement peu élevés, car on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus ainsi que l'emploi de compresseurs ou de turbines qui seraient nécessaires avec une circulation de gaz forcée ;
- on peut ohtenir une loi de refroidissement précise et éviter le phénomène de recalesceDce dans le cas de la perlitisation ;
- on peut faire varier le diamètre des fils dans de larges limites, pour une même installation ;
- dsns le cas de la perlitisation, on évite tout problème d'hygiène et un nettoyage du fil n'est pas nécessaire puisqu'on évite l'emploi de métaux ou de sels fondu~..
Le but de l'invention est de généraliser ces avantages au cas du traitement thermique de feuillards métalliques.
En conséquence, l'invention concerne un procédé pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique, caractérisé en ce qu'on fait passer le feuillard dans une enceinte contenant un ga7 pratiquement dépourvu de ventilation forcée de telle sorte qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, et en ce que le coefficient ~T dé~ini par la relation :
202204~
KT = C X E
est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en m.illimètres ; E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée eD millimètres, et C étant la conductihilité
thermique du gaz déterminée à 600-C et exprimée en watts.m l. K 1.
L'invention concerne également un dispositif pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique, le dispositif étant caractérisé par les points suivants :
a) il comporte au moins une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de vent;lation forcée, et des moyens permettant de faire passer au moins un feuillard dans l'ence:inte ;
b) le dispositif est agencé pour qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu daDs l'enceinte, le coefficient KT défini par la relation ;
K = J x EZ
étant choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres, E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la coDductihilité thermique du gaz déterminée à 600-C
et exprimée en watts.m .-R
L'invention concerne également les feuillards métalliques obtenus avec le procédé et le dispositif conformes à l'invention.
De tels feuillards peuvent être utilisés par exemple pour renforcer des articles, en particulier des enveloppes de pD eumatiques.
L'invention sera aisément comprise à l'aide cles exemples non limitatifs qui suivent et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.
Sur le dessin :
- la figure l représente en coupe longitudinale un dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 2 représente le dispositif de la figure l, en coupe transversale, la coupe de la figure 2 étant schématisée par les seg-ments de lignes droites II-II à la figure l ;
- la figure 3 représeDte en coupe transversale un autre dispositif conforme à l'invention ;
- la figure ~ représente en coupe longitudinale un autre dispositif conforme à l'invention ;
- la figure ~ représente vu de dessus une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention avec des ailettes ;
- la figure 6 représente en coupe longitudinale une partie des ailettes du dispositif représenté à la figure 6 ;
- la figure 7 représente, vu de dsssus, une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 8 représente, en coupe longitudinale un autre dispositif conforme à l'invention, cette coupe étant schématisée par les segmeDts de ligne droite VIII-VIII à la figure 9 ;
- la figure ~ représente, vu de dessus, une partie du dispositif représenté à la figure 8.
Le terme "feuillard" doit être pris dans un sens général et englobe tout élément allongé présentant uDe section perpendiculaire à sa direction longitudinale qui ait une largeur notablement supérieure à son épaisseur, cet élément pouvant avoir ' -.
202204~
la forme d'une plaque sensiblement plane, ou la forme d'un profilé. De préférence le rapport entre la largeur du feuillard et son épaisseur est au molns égal à 10, la largeur du feuillard étant déterminée en suivant la surface du feuillard, sur sa section perpendiculaire à sa direction longitudinale.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 1~0 conforme à
l'invention permettant de traiter thermiquem ent un feuillard métallique 1. La figure 1 est une coupe du dispositif 100 effectuée selon la longueur du feuillard et la figure 2 est une coupe de ce dispositif perpendiculairement à la loDgueur du feuillard.
La coupe de la figure 1 est schématisée par les segments de ligne droite I-I à la figure 2, et la coupe de la figure 2 est schématisée par les segments de ligne droite Il-II à la figure 1.
Le dispositif 100, permettant de traiter thermiquement le feuillard 1, comporte une enceinte 2 contenant un gaz 3 pratiquement dépourvu de ventilation forcée.
Le dispositif 100 comporte des moyens permettant de faire défiler le feuillard 1 dans l'enceinte 2, ces moyens, non représentés dans un but de simplification étant des moyens connus, par exemple des rouleaux sur lesquels s'enroule le feuillard 1 au moins un de ces rouleaux étant actioDné par un moteur.
Le terme "pratiquement dépourvu de ventilation forcée" veut dire que le gaz 3 dans l'enceinte 2 est soit immohile, soit soumis à
une faible ventilation qui ne modifie pratiquement pas les échanges thermiques entre le feuillard 1 et le gaz 3, cette faible ventilation étant par exemple due uniquement au déplacement du feuillard 1 lui-meme.
Le déplacement du feuillard 1 dans l'enceinte 2 est schématisé par la flèche F à la figure 1.
Le dispositif 100 comporte un fluide caloporteur 4 circulant à
L'invention concerne les procédés et les dispositifs permsttant de traiter thermiquement des feuillards métalliques.
Les demandes de brevets fran~ais 88fO090~ et 88/08425 décrivent des procédés et des dispositifs permettant d'effectuer des traitements de perlitisation et d'austénitisation de fils métalliques en utilisant des tubes qui contiennent des gaz pratiquement dépourvus de ventilation forcée.
Ces procédés et ces dispositifs présentent les avantages suivants :
- simplicité, coûts d'investissement et de foDctionnement peu élevés, car on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus ainsi que l'emploi de compresseurs ou de turbines qui seraient nécessaires avec une circulation de gaz forcée ;
- on peut ohtenir une loi de refroidissement précise et éviter le phénomène de recalesceDce dans le cas de la perlitisation ;
- on peut faire varier le diamètre des fils dans de larges limites, pour une même installation ;
- dsns le cas de la perlitisation, on évite tout problème d'hygiène et un nettoyage du fil n'est pas nécessaire puisqu'on évite l'emploi de métaux ou de sels fondu~..
Le but de l'invention est de généraliser ces avantages au cas du traitement thermique de feuillards métalliques.
En conséquence, l'invention concerne un procédé pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique, caractérisé en ce qu'on fait passer le feuillard dans une enceinte contenant un ga7 pratiquement dépourvu de ventilation forcée de telle sorte qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, et en ce que le coefficient ~T dé~ini par la relation :
202204~
KT = C X E
est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en m.illimètres ; E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée eD millimètres, et C étant la conductihilité
thermique du gaz déterminée à 600-C et exprimée en watts.m l. K 1.
L'invention concerne également un dispositif pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique, le dispositif étant caractérisé par les points suivants :
a) il comporte au moins une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de vent;lation forcée, et des moyens permettant de faire passer au moins un feuillard dans l'ence:inte ;
b) le dispositif est agencé pour qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu daDs l'enceinte, le coefficient KT défini par la relation ;
K = J x EZ
étant choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres, E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la coDductihilité thermique du gaz déterminée à 600-C
et exprimée en watts.m .-R
L'invention concerne également les feuillards métalliques obtenus avec le procédé et le dispositif conformes à l'invention.
De tels feuillards peuvent être utilisés par exemple pour renforcer des articles, en particulier des enveloppes de pD eumatiques.
L'invention sera aisément comprise à l'aide cles exemples non limitatifs qui suivent et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.
Sur le dessin :
- la figure l représente en coupe longitudinale un dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 2 représente le dispositif de la figure l, en coupe transversale, la coupe de la figure 2 étant schématisée par les seg-ments de lignes droites II-II à la figure l ;
- la figure 3 représeDte en coupe transversale un autre dispositif conforme à l'invention ;
- la figure ~ représente en coupe longitudinale un autre dispositif conforme à l'invention ;
- la figure ~ représente vu de dessus une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention avec des ailettes ;
- la figure 6 représente en coupe longitudinale une partie des ailettes du dispositif représenté à la figure 6 ;
- la figure 7 représente, vu de dsssus, une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention ;
- la figure 8 représente, en coupe longitudinale un autre dispositif conforme à l'invention, cette coupe étant schématisée par les segmeDts de ligne droite VIII-VIII à la figure 9 ;
- la figure ~ représente, vu de dessus, une partie du dispositif représenté à la figure 8.
Le terme "feuillard" doit être pris dans un sens général et englobe tout élément allongé présentant uDe section perpendiculaire à sa direction longitudinale qui ait une largeur notablement supérieure à son épaisseur, cet élément pouvant avoir ' -.
202204~
la forme d'une plaque sensiblement plane, ou la forme d'un profilé. De préférence le rapport entre la largeur du feuillard et son épaisseur est au molns égal à 10, la largeur du feuillard étant déterminée en suivant la surface du feuillard, sur sa section perpendiculaire à sa direction longitudinale.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 1~0 conforme à
l'invention permettant de traiter thermiquem ent un feuillard métallique 1. La figure 1 est une coupe du dispositif 100 effectuée selon la longueur du feuillard et la figure 2 est une coupe de ce dispositif perpendiculairement à la loDgueur du feuillard.
La coupe de la figure 1 est schématisée par les segments de ligne droite I-I à la figure 2, et la coupe de la figure 2 est schématisée par les segments de ligne droite Il-II à la figure 1.
Le dispositif 100, permettant de traiter thermiquement le feuillard 1, comporte une enceinte 2 contenant un gaz 3 pratiquement dépourvu de ventilation forcée.
Le dispositif 100 comporte des moyens permettant de faire défiler le feuillard 1 dans l'enceinte 2, ces moyens, non représentés dans un but de simplification étant des moyens connus, par exemple des rouleaux sur lesquels s'enroule le feuillard 1 au moins un de ces rouleaux étant actioDné par un moteur.
Le terme "pratiquement dépourvu de ventilation forcée" veut dire que le gaz 3 dans l'enceinte 2 est soit immohile, soit soumis à
une faible ventilation qui ne modifie pratiquement pas les échanges thermiques entre le feuillard 1 et le gaz 3, cette faible ventilation étant par exemple due uniquement au déplacement du feuillard 1 lui-meme.
Le déplacement du feuillard 1 dans l'enceinte 2 est schématisé par la flèche F à la figure 1.
Le dispositif 100 comporte un fluide caloporteur 4 circulant à
2~2204~
l'extérieur de l'enceinte 2 dans l'enveloppe ~ creuse entourant l'enceinte 2. Le fluide caloporteur 4 arrive dans l'enveloppe ~
par la tubulure 6, et ressort par la tubulure 7, la circulation du fluide caloporteur 4 étant schématisée par les flèches F4 a la figure 1. Les moyens connus utilisés pour faire circuler le fluide 4 ne sont pas représentés dans un but de simplification, ces moyens comportant par exemple une pompe. Le fluide 4 est par exemple de l'eau. Lors du traitement thermique un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard 1 et les parois 2a de l'enceinte 2, situées en face du feuillard 1, par l'intermédiaire du gaz 3. Le transfert de chaleur s'effectue également entre les parois 2a et le fluide 4. L'enceinte 2 et l'enveloppe ~ sont réalisées avec des matières conduisant la chaleur, par exemple des matières métalliques, le transfert s'effectuant du feuillard 1 vers le fluide 4, dans le cas d'un traitement de refroidissement du feuillard 1.
Les guides 8, par exemple en céramique, assurent le guidage du feuillard 1.
Le coefficient KT est donné par la relation K = - X E
J étant l'épaisseur exprimée en millimètres de la couche de gaz entre le feuillard 1 et l'enceinte 2, E étant l'épaisseur du feuillard exprimée en millimètres, C étant la conductibilité
thermique du gaz 3 déterminée à 600-C et exprimée en watts.m l.-K 1. De préférence J est au moins égal à 0,2 mm et au plus égal à 2 mm. Ce coefficient KT est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer comme décrit ultérieurement. De préférence on a la relation ~,01 s KT S 100. D représente la distance entre les parois 2a, mesurée dans le sens de l'épaisseur E et l'on a : D = 2J ~ ~. La largeur du feuillard 1 est représentée par L.
2~2204~
Le g-az 3 peut être de nature très diverse, par e~emple l'h~drogène, l'azote, l'hélium, un mélange d'hydrogène et d'azote, d'hydrogène et de méthane, d'azote et de méthane, d'hélium et de méthane, d'hydrogène, d'azote et de méthane.
Le feuillard 1 représenté aux figures 1 et 2 a la forme d'une plaque plane, mais l'invention s'applique au~ cas où le feuillard a une forme qui n'est pas plane. C'est ainsi que le dispos;tif 200, conforme à l'invention, représenté à la figure 3 permet de traiter un feuillard 1 ayant une forme en équerre, l'enceinte 2 étant alors adaptée pour qu'il y ait une épaisseur J pratiquement constante de ga~ 3 entre le feuillard 1 et l'enceinte 2 qui est par exemple elle-même disposée dans l'enveloppe extérieure 5 de forme cylindrique. ~'épaisseur J peut être adaptée au traitement thermique à effectuer ou au feuillard. Par exemple dans le dispositif 30~, conforme à l'invention, représenté à la figure 4 le réglage de l'épaisseur J est réalisé à l'aide de tiges 12 de section hémicylindrique tournant autour d'un axe 0, ce qui modifie la distance eDtre les parois 2a de l'enceinte 2. D'autres moyens sont utilisables, par exemple des vis.
~es figures ~ et 4 sont des coupes effectuées respectivement perpendiculairement à la direction longitudinale du feuillard 1, et longitudinalement.
La figure 5 représente un autre dispositif 400 conforme à
l'invention, la figure 5 étant une vue de dessus du dispositif, l'eDveloppe 5 étant supposée enlevée. Chaque paroi 2a comporte des ailettes 20 disposées du côté du fluide 4 pour améliorer les échanges thermiques eDtre la paroi 2a et le fluide 4. Ces ailettes 20 ont une orientation perpendiculaire à la direction longitudinale du feuillard 1, schématisée par la flèche F. Des déflecteurs 21 permettent au fluide 4 de circuler en chicane entre la tubulure 6 d'arrivée et la tubulure 7 de sortie. Cette disposition permet de favoriser 18s échanges thermiques entre le feuillard 1 et le fluide 4.
202204~
La figure 6 représente quatre ailettes 20 en coupe selon un plan perpendiculaire ~u feuillard 1, selon la direction longitudinale de ce feuillard. On voit sur la figure 6 que les ailettes 20 ont une hauteur H entre l'enceinte 2 et le joint 9 d'é~anchéité, ces ailettes étant séparées par la distance ~, l'épaisseur des ailettes étant représentée par Ea.
La figure 7 représente vu de dessus la circulation du fluide caloporteur 4 d'un autre dispositif ~00 conforme à l'invention. Ce dispositif 500 est analogue au dispositif 400 avec la diFférence que les ailettes 20 sont orientées selon la longueur du feuillard, c'est-à-dire parallèlement à la flèche F, l'alimentation 6 et la sortie 7 du fluide 4 s'effectuant d'un même côté du dispositif par rapport au sens de défilement F.
Dans ce d.ispositif, le fluide 4 s'écoule parallèlement à la longueur du feuillard mais selon des sections de sens opposés grâce à un/ou plusieurs déflecteurs 21, disposés également dans le sens de la longueur du feuillard, un seul de ces déflecteurs 21 étant représenté à la fi~ure 7 dans un but de simplification.
L'invention concerne également les dispositifs dépourvus de fluides caloporteurs comme par exemple le dispositif 600 représenté à la figure 8. Les parois 2a de l'enceinte 2 de ce dispositif 600 sont formées par deux plaques en céramiques 30 séparées par la distance D. Ces plaques 30 comportent des rainures 31 dans lesquelles sont disposées des résistances électriques chauffantes 32 au contact des plaques 30. A titre d'exemple, chaque plaque 30 comporte une rainure dans laquelle est disposée une résistance 32, cette résistance ayant la forme d'un serpentin, comme représenté à la figure 9 qui est une vue de dessus d'une plaque 30 avec sa résistance 32. Ce dispositif 600 est utilisé
pour chauffer le feuillard 1 ou pour empêcher SOD refroidissement.
ExemPles de réalisation Les exemples qui suivent sont destinés à décr.ire des traitements thermiques de feuillards effectués conformément à l'inventioD.
20220~2 Tous les feuillards traités sont à titre d'exemple sous forme de plaques planes, c'est~à-dire qu'ils ont une section perpendiculaire à la direction longitudinale qui a une forme rectangulaire.
Exem~le 1 Traitement d'un acier à deux phases (dual phase).
Ce traitement consiste à chauffer le feuillard pour obtenir une austénite homogène et à le refroidir pour obtenir une structure ferrite + bainite.
- caractéristiques du feuillard : épaisseur E = 3,5 mm ; largeur L : ~50 mm ;
- composition de l'acier de ce feuillard : C : 0,10 % ;
Mn : 0,65 % ; Si : 0,5 % ; S = 0,007 ~ ; P : 0,015 % ;
Al : 0,03 % ; Cu : 0,25 % ; Nb : 0,02 % ;
- vitesse de défi]ement : 0,5 m/s .
L'installation de traitement du feuillard comporte 3 sections :
une sectio~ de chauffage et deu~ sections de refroidissement, dont les caractéristiques sont les suivantes :
- Section de chauffage OD utilise deux éléments en série, analogues au dispositif 600 précédemment décrit. Puissance nominale totale du premier élément 3000 kW et du deuxième élément 1600 ~cW. Régulation de la température par caméra infrarouge. Nature du gaz 3 : hydrogène pur ; température des plaques 30 : 1200-C ; épaisseur J : 0,25 mm ; température du feuillard : à l'entrée 20-C à la sortie 850 ~ 3-C. Temps de séjour du feuillard dans la section de chauffage : 4,8 s. Pour cette section, ~= 7,29.
- Première sectioD de refroidissement On utilise deux éléments en série aDalogues au dispositif 500, mais sans ailettes, avec 5 déflecteurs 21, de chaque côté de 202204~
g l'enceinte 2. Debit d'eau ll l~s. Nature du gsz 3 : mélange d'hydrogèlle et d'azote, avec 60 X en volume d'hydrogène, J = l,7 mm. Température du feuillard à l'entrée 850'C ; à la sortie 750C, pour un temps de séjour du feuillard de 10 s.
Pour cette section de refroidissement, on a ~T = 94,66 ;
- Deuxième section de refroidissement :
Cette section comporte un élément analogue au dispositif 400 avec des ailettes et 6 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit d'eau 40 l/s. Nature du gaz 3 : de l'hydrogène pur. J = 0,2 mm. Température du feuillard : à
l'entrée l50-C à la sortie 350-C, pour un temps de séjour du feuillard de 4 s. KT = 5'83' ~ésultats obtenus par ce traitement total :
Structure de l'acier ferrite (85 %) + bainite Limite élastique : 480,7 MPa.
Contrainte à la rupture en traction : 612,5 MPa Allongement à la rupture : 29 %
La limite élastique est la contrainte pour laquelle il existe un allongement rémanent de 0,2 %.
De préférence, pous un tel traitement d'acier à deux phases, l'ensemble du procéde de traitement thermique est effectué de telle sorte qu'on ait la relation :
4 5 KT ~ 1 00 .
ExemPle 2 Cet exemple concerne le traitemeslt d'uD acier au carbone à
structure martensitique reveDue, conformément au brevet FR 2 311 854.
On utilise un feuillard d'épaisseur ~ 100 ~m et de largeur L
20220~
300 mm obtenu par laminage à froid d'un feuillard d'épaisseur 2 mm dont l'acier a la composition suivante : C : 0,085 % ;
~ln : 0,3 % ; Si : 0,05 ~ ; S : 0,024 % ; P : 0,024 % ;
Cu : 0,0~6 ~ ; Cr : 0,05 % ; Ni : 0,025 ~ ; N : 0,00~ % ;
O total : 0,0145 X.
Vitesse de défilement du feuillard : 1 m~s.
L'installation comporte 8 sections, correspondant aux 8 phases du procédé.
- Phase 1 : CémeDtation.
On utilise deux éléments en série conformes au dispositif 600, chacun ayant une longueur de 2 m, puissances nominales de chauffage : ler élément : 1~0 kW ; 2e élément :
~0 kW. J = 0,8 mm ; KT = 0,019.
Le gaz de cémentation a la composition suivante : Hz: 85 ~ ;
CH4 12 % ; N2 : 3 X (~ volumétriques).
Températures du feuillard : à l'entrée 20C, à la sortie :
1000C.
La teneur en carbone à la sortie du four de cémentation sst de 0,8 %. De préférence, lors de cette cémentation d'acier doux, on obtient un aGier comportant entre 0,4 et 0,9 ~ de carbone. Le produit C % x 0 X est de 11,6 x 10 3. La résistance à la rupture en traction est de 110 kg/mm2.
- Phase 2 : Austénitisation Cette phase comporte deux étapes : mo~tée en température et maintien en température.
. Montée en température :
Dans cette étape, le feuillard est chauffé de façon à
obtenir une austénite homogène (bonne mise en solution des carbures). On utilise deux élément~ en série conformes au 2022~42 dispositif 600. Puissances nominales : pour le premier élément 100 kW, pour le deuxième élément : 60 kW. J = 0,8 mm. Natu.e du g-az 3 : hydrogène pur. Températures du feuillard : à
l'entrée 20-C, à la sortie 960 + 3'C. Temps de séjour du feuillard : 1,5 s.
Lors de cetie étape on a KT = 0,019.
. Maintien en température :
Utilisation diun élément conforme au dispositif 600, puissance nominale de chauffage : 5Q kW ; Nature du gaz 3 : hydrogène pur ; J = 2 mm.
Le feuillard est maintenu à 950 + 3C.
Temps de séjour du feuillard : 1 s.
Lors de cette étape on a KT = 0,048.
Phase 3 : Premier refroidissement rapide.
Utilisation de deux éléments en série analogues au dispositif 400, avec des ailettes, chaque élément comportant 5 déflecteurs de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau pour cette phase : 1,5 l/s. Nature du gaz 3 : mélange H2 ~ N2 avec 75 X en volume de H2. J = 0~7 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 950-C ; à la sortie 500- C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
~ors de cette phase on a KT = , 025 .
Phase 4 : Premier refroidissement lent.
Utilisation de deux éléments en série analogues au dispositif 500, mais sans ailette, chaque élément comportant 5 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau 1,3 l/s.
Nature du gaz 3 : mélaDge H2 + N2- avec 75 X en volume de H . J = 1 mm.
' :, 202204~
Temperatures du feuillard : à l'entrée : 500-C, à la sortie :
50'C. Temps de séjour du feuillard : 3 s.
Pour cette phase on a KT = 0,036.
Phase 5 : Austénitisation à basse température.
Dans cette phase on effectue une austénitisation à faible température, avec un faible temps de maintien au dessus de AC3, ce qui évite le grossissemeDt du grain d'austénite et permet une amélioration des caractéristiques mécaniques du produit.
On utilise deux éléments de chauffage analogues au dispositif 600. Puissances nominales de chauffage : ler élément : 85 kW, 2e élément 45 kW. Régulation de la température par caméra infrarouge.
Nature du gaz 3 : hydrogène pur : J = 2,2 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 20-C, à la sortie : 800 + 3-C.
Temps de séjour du feuillard : 1,5 s.
Pour cette phase on a ~T= ~ 052.
Phase 6 : Deuxième refroidissement rapide.
On utilise deux éléments conformes au dispositif 600, mais sans ailette, chaque élément comportant ~ déflecteurs 21 de chaque coté de l'enceinte 2. Débit total d'eau : 1 l/s. Nature du gaæ 3 : mélange H2 + N2 avec 60 % en volumes de H2, J = 1,5 mm.
Températures du feuillard : à l~eDtrée : 800-C, à la sortie 500'C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
Pour cette phase on a Kr = 0,068.
Phase 7 : Deuxième refroidissement leDt Conditions identiques à la phase 4.
~"' " ' ,.
, ",, " ' ~-- :.
202204~
- Phase 8 Revenu rapide Cette phase comporte une étape de montée en température et une étape de maintien en température.
. Etape de montée en température :
OD utilise un élément conforme au dispositif 600. Puissance nominale de chauffage 50 kW. Nature du gaz 3 : H2 pur, J = 1,3 mm. Températures du feuillard : à l'entrée : 20C, à
la sortie : 350 ~ 3C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
Pour cette étape on a KT = , 031.
. Etape de maintien en température :
On utilise un élément conforme au dispositif 600. Puissance nominale : 30 kW. Régulation de la température du feuillard à
la sortie par caméra infrarou~e. Nature du gaz 3 : H2 pur , J = 2 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée et à la sortie :
350 t ~-C. ~emps de séjour du feuillard : 2,5 s. Pour cette étape on a KT = , 048.
Le feuillard obtenu à la fin de ce traitement à huit phases, a les caractéristiques suivantes :
Teneur en carbone : O, 8 ~ ; Produit C % x O % =
16,6 x 10 3 ; Résistance à la rupture en traction :
2630 MPa. Allongement : 5,3 %.
De préférence, dans le cas du traitement d'un acier au carbone dans le but d'obtenir une structure martensitique, on a la relation 0,01 s KT ~ -1.
ExemPle 3 Cet exemple concerDe le chauffage d'un feuillard d'acier avant galvanisation par trempage dans un bain de zinc fondu. Ce préchauffage est réalisé avec un dispositif 6no dont la puissance , :
' 2~204~
nominale de chauffage est de 1300 kW. Dimensions du feuillard :
épaisseur E : 2 mm, largeur L : 1000 mm, J = 0,4 mm~
Vitesse de défilement du feuillard : 0,2 m/s. Températures du feuillard : à l'entrée : 25-C, à la sortie 620 + 3-C ; gaz utilisé : H2 pur.
Temps de séjour du feuillard : 3,25 s.
Dans cPt exemple on 8 KT = 3 81 .
D~ préférence, pour préchauffage avant galvanisation, on a :
K T ~ 1 0 .
Exemple 4 Cet exemple décrit un traitement de perlitisation d'un feuillard d'acier avec une phase de chauffage et deux phases de refroidissement.
~a composition de l'acier utilisé est la suivante :
C : 0,80 % ; Mn : 0,69 ~ ; Si : 0,21 % ; S : 0,025 % ;
P: 0,018 %; A1: 0,081 %; Ca : 0,044 % ; Cr : 0,059 % ;
Ni : 0,01~ %.
Dimensions du feuillard : épaisseur E : 2 mm, largeur L : 300 mm.
Vitesse de défilement : 0,~ m/s.
- Phase de chauffage .
Dans cette phase on réalise l'austénitisation. On utilise un dispositif 600 dont la puissance nominale de chauffage est de 1700 kW. Nature du ~az 3 : Hz pur : J = 0,25 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée 20-C, à la sortie 980 +
l'extérieur de l'enceinte 2 dans l'enveloppe ~ creuse entourant l'enceinte 2. Le fluide caloporteur 4 arrive dans l'enveloppe ~
par la tubulure 6, et ressort par la tubulure 7, la circulation du fluide caloporteur 4 étant schématisée par les flèches F4 a la figure 1. Les moyens connus utilisés pour faire circuler le fluide 4 ne sont pas représentés dans un but de simplification, ces moyens comportant par exemple une pompe. Le fluide 4 est par exemple de l'eau. Lors du traitement thermique un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard 1 et les parois 2a de l'enceinte 2, situées en face du feuillard 1, par l'intermédiaire du gaz 3. Le transfert de chaleur s'effectue également entre les parois 2a et le fluide 4. L'enceinte 2 et l'enveloppe ~ sont réalisées avec des matières conduisant la chaleur, par exemple des matières métalliques, le transfert s'effectuant du feuillard 1 vers le fluide 4, dans le cas d'un traitement de refroidissement du feuillard 1.
Les guides 8, par exemple en céramique, assurent le guidage du feuillard 1.
Le coefficient KT est donné par la relation K = - X E
J étant l'épaisseur exprimée en millimètres de la couche de gaz entre le feuillard 1 et l'enceinte 2, E étant l'épaisseur du feuillard exprimée en millimètres, C étant la conductibilité
thermique du gaz 3 déterminée à 600-C et exprimée en watts.m l.-K 1. De préférence J est au moins égal à 0,2 mm et au plus égal à 2 mm. Ce coefficient KT est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer comme décrit ultérieurement. De préférence on a la relation ~,01 s KT S 100. D représente la distance entre les parois 2a, mesurée dans le sens de l'épaisseur E et l'on a : D = 2J ~ ~. La largeur du feuillard 1 est représentée par L.
2~2204~
Le g-az 3 peut être de nature très diverse, par e~emple l'h~drogène, l'azote, l'hélium, un mélange d'hydrogène et d'azote, d'hydrogène et de méthane, d'azote et de méthane, d'hélium et de méthane, d'hydrogène, d'azote et de méthane.
Le feuillard 1 représenté aux figures 1 et 2 a la forme d'une plaque plane, mais l'invention s'applique au~ cas où le feuillard a une forme qui n'est pas plane. C'est ainsi que le dispos;tif 200, conforme à l'invention, représenté à la figure 3 permet de traiter un feuillard 1 ayant une forme en équerre, l'enceinte 2 étant alors adaptée pour qu'il y ait une épaisseur J pratiquement constante de ga~ 3 entre le feuillard 1 et l'enceinte 2 qui est par exemple elle-même disposée dans l'enveloppe extérieure 5 de forme cylindrique. ~'épaisseur J peut être adaptée au traitement thermique à effectuer ou au feuillard. Par exemple dans le dispositif 30~, conforme à l'invention, représenté à la figure 4 le réglage de l'épaisseur J est réalisé à l'aide de tiges 12 de section hémicylindrique tournant autour d'un axe 0, ce qui modifie la distance eDtre les parois 2a de l'enceinte 2. D'autres moyens sont utilisables, par exemple des vis.
~es figures ~ et 4 sont des coupes effectuées respectivement perpendiculairement à la direction longitudinale du feuillard 1, et longitudinalement.
La figure 5 représente un autre dispositif 400 conforme à
l'invention, la figure 5 étant une vue de dessus du dispositif, l'eDveloppe 5 étant supposée enlevée. Chaque paroi 2a comporte des ailettes 20 disposées du côté du fluide 4 pour améliorer les échanges thermiques eDtre la paroi 2a et le fluide 4. Ces ailettes 20 ont une orientation perpendiculaire à la direction longitudinale du feuillard 1, schématisée par la flèche F. Des déflecteurs 21 permettent au fluide 4 de circuler en chicane entre la tubulure 6 d'arrivée et la tubulure 7 de sortie. Cette disposition permet de favoriser 18s échanges thermiques entre le feuillard 1 et le fluide 4.
202204~
La figure 6 représente quatre ailettes 20 en coupe selon un plan perpendiculaire ~u feuillard 1, selon la direction longitudinale de ce feuillard. On voit sur la figure 6 que les ailettes 20 ont une hauteur H entre l'enceinte 2 et le joint 9 d'é~anchéité, ces ailettes étant séparées par la distance ~, l'épaisseur des ailettes étant représentée par Ea.
La figure 7 représente vu de dessus la circulation du fluide caloporteur 4 d'un autre dispositif ~00 conforme à l'invention. Ce dispositif 500 est analogue au dispositif 400 avec la diFférence que les ailettes 20 sont orientées selon la longueur du feuillard, c'est-à-dire parallèlement à la flèche F, l'alimentation 6 et la sortie 7 du fluide 4 s'effectuant d'un même côté du dispositif par rapport au sens de défilement F.
Dans ce d.ispositif, le fluide 4 s'écoule parallèlement à la longueur du feuillard mais selon des sections de sens opposés grâce à un/ou plusieurs déflecteurs 21, disposés également dans le sens de la longueur du feuillard, un seul de ces déflecteurs 21 étant représenté à la fi~ure 7 dans un but de simplification.
L'invention concerne également les dispositifs dépourvus de fluides caloporteurs comme par exemple le dispositif 600 représenté à la figure 8. Les parois 2a de l'enceinte 2 de ce dispositif 600 sont formées par deux plaques en céramiques 30 séparées par la distance D. Ces plaques 30 comportent des rainures 31 dans lesquelles sont disposées des résistances électriques chauffantes 32 au contact des plaques 30. A titre d'exemple, chaque plaque 30 comporte une rainure dans laquelle est disposée une résistance 32, cette résistance ayant la forme d'un serpentin, comme représenté à la figure 9 qui est une vue de dessus d'une plaque 30 avec sa résistance 32. Ce dispositif 600 est utilisé
pour chauffer le feuillard 1 ou pour empêcher SOD refroidissement.
ExemPles de réalisation Les exemples qui suivent sont destinés à décr.ire des traitements thermiques de feuillards effectués conformément à l'inventioD.
20220~2 Tous les feuillards traités sont à titre d'exemple sous forme de plaques planes, c'est~à-dire qu'ils ont une section perpendiculaire à la direction longitudinale qui a une forme rectangulaire.
Exem~le 1 Traitement d'un acier à deux phases (dual phase).
Ce traitement consiste à chauffer le feuillard pour obtenir une austénite homogène et à le refroidir pour obtenir une structure ferrite + bainite.
- caractéristiques du feuillard : épaisseur E = 3,5 mm ; largeur L : ~50 mm ;
- composition de l'acier de ce feuillard : C : 0,10 % ;
Mn : 0,65 % ; Si : 0,5 % ; S = 0,007 ~ ; P : 0,015 % ;
Al : 0,03 % ; Cu : 0,25 % ; Nb : 0,02 % ;
- vitesse de défi]ement : 0,5 m/s .
L'installation de traitement du feuillard comporte 3 sections :
une sectio~ de chauffage et deu~ sections de refroidissement, dont les caractéristiques sont les suivantes :
- Section de chauffage OD utilise deux éléments en série, analogues au dispositif 600 précédemment décrit. Puissance nominale totale du premier élément 3000 kW et du deuxième élément 1600 ~cW. Régulation de la température par caméra infrarouge. Nature du gaz 3 : hydrogène pur ; température des plaques 30 : 1200-C ; épaisseur J : 0,25 mm ; température du feuillard : à l'entrée 20-C à la sortie 850 ~ 3-C. Temps de séjour du feuillard dans la section de chauffage : 4,8 s. Pour cette section, ~= 7,29.
- Première sectioD de refroidissement On utilise deux éléments en série aDalogues au dispositif 500, mais sans ailettes, avec 5 déflecteurs 21, de chaque côté de 202204~
g l'enceinte 2. Debit d'eau ll l~s. Nature du gsz 3 : mélange d'hydrogèlle et d'azote, avec 60 X en volume d'hydrogène, J = l,7 mm. Température du feuillard à l'entrée 850'C ; à la sortie 750C, pour un temps de séjour du feuillard de 10 s.
Pour cette section de refroidissement, on a ~T = 94,66 ;
- Deuxième section de refroidissement :
Cette section comporte un élément analogue au dispositif 400 avec des ailettes et 6 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit d'eau 40 l/s. Nature du gaz 3 : de l'hydrogène pur. J = 0,2 mm. Température du feuillard : à
l'entrée l50-C à la sortie 350-C, pour un temps de séjour du feuillard de 4 s. KT = 5'83' ~ésultats obtenus par ce traitement total :
Structure de l'acier ferrite (85 %) + bainite Limite élastique : 480,7 MPa.
Contrainte à la rupture en traction : 612,5 MPa Allongement à la rupture : 29 %
La limite élastique est la contrainte pour laquelle il existe un allongement rémanent de 0,2 %.
De préférence, pous un tel traitement d'acier à deux phases, l'ensemble du procéde de traitement thermique est effectué de telle sorte qu'on ait la relation :
4 5 KT ~ 1 00 .
ExemPle 2 Cet exemple concerne le traitemeslt d'uD acier au carbone à
structure martensitique reveDue, conformément au brevet FR 2 311 854.
On utilise un feuillard d'épaisseur ~ 100 ~m et de largeur L
20220~
300 mm obtenu par laminage à froid d'un feuillard d'épaisseur 2 mm dont l'acier a la composition suivante : C : 0,085 % ;
~ln : 0,3 % ; Si : 0,05 ~ ; S : 0,024 % ; P : 0,024 % ;
Cu : 0,0~6 ~ ; Cr : 0,05 % ; Ni : 0,025 ~ ; N : 0,00~ % ;
O total : 0,0145 X.
Vitesse de défilement du feuillard : 1 m~s.
L'installation comporte 8 sections, correspondant aux 8 phases du procédé.
- Phase 1 : CémeDtation.
On utilise deux éléments en série conformes au dispositif 600, chacun ayant une longueur de 2 m, puissances nominales de chauffage : ler élément : 1~0 kW ; 2e élément :
~0 kW. J = 0,8 mm ; KT = 0,019.
Le gaz de cémentation a la composition suivante : Hz: 85 ~ ;
CH4 12 % ; N2 : 3 X (~ volumétriques).
Températures du feuillard : à l'entrée 20C, à la sortie :
1000C.
La teneur en carbone à la sortie du four de cémentation sst de 0,8 %. De préférence, lors de cette cémentation d'acier doux, on obtient un aGier comportant entre 0,4 et 0,9 ~ de carbone. Le produit C % x 0 X est de 11,6 x 10 3. La résistance à la rupture en traction est de 110 kg/mm2.
- Phase 2 : Austénitisation Cette phase comporte deux étapes : mo~tée en température et maintien en température.
. Montée en température :
Dans cette étape, le feuillard est chauffé de façon à
obtenir une austénite homogène (bonne mise en solution des carbures). On utilise deux élément~ en série conformes au 2022~42 dispositif 600. Puissances nominales : pour le premier élément 100 kW, pour le deuxième élément : 60 kW. J = 0,8 mm. Natu.e du g-az 3 : hydrogène pur. Températures du feuillard : à
l'entrée 20-C, à la sortie 960 + 3'C. Temps de séjour du feuillard : 1,5 s.
Lors de cetie étape on a KT = 0,019.
. Maintien en température :
Utilisation diun élément conforme au dispositif 600, puissance nominale de chauffage : 5Q kW ; Nature du gaz 3 : hydrogène pur ; J = 2 mm.
Le feuillard est maintenu à 950 + 3C.
Temps de séjour du feuillard : 1 s.
Lors de cette étape on a KT = 0,048.
Phase 3 : Premier refroidissement rapide.
Utilisation de deux éléments en série analogues au dispositif 400, avec des ailettes, chaque élément comportant 5 déflecteurs de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau pour cette phase : 1,5 l/s. Nature du gaz 3 : mélange H2 ~ N2 avec 75 X en volume de H2. J = 0~7 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 950-C ; à la sortie 500- C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
~ors de cette phase on a KT = , 025 .
Phase 4 : Premier refroidissement lent.
Utilisation de deux éléments en série analogues au dispositif 500, mais sans ailette, chaque élément comportant 5 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau 1,3 l/s.
Nature du gaz 3 : mélaDge H2 + N2- avec 75 X en volume de H . J = 1 mm.
' :, 202204~
Temperatures du feuillard : à l'entrée : 500-C, à la sortie :
50'C. Temps de séjour du feuillard : 3 s.
Pour cette phase on a KT = 0,036.
Phase 5 : Austénitisation à basse température.
Dans cette phase on effectue une austénitisation à faible température, avec un faible temps de maintien au dessus de AC3, ce qui évite le grossissemeDt du grain d'austénite et permet une amélioration des caractéristiques mécaniques du produit.
On utilise deux éléments de chauffage analogues au dispositif 600. Puissances nominales de chauffage : ler élément : 85 kW, 2e élément 45 kW. Régulation de la température par caméra infrarouge.
Nature du gaz 3 : hydrogène pur : J = 2,2 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 20-C, à la sortie : 800 + 3-C.
Temps de séjour du feuillard : 1,5 s.
Pour cette phase on a ~T= ~ 052.
Phase 6 : Deuxième refroidissement rapide.
On utilise deux éléments conformes au dispositif 600, mais sans ailette, chaque élément comportant ~ déflecteurs 21 de chaque coté de l'enceinte 2. Débit total d'eau : 1 l/s. Nature du gaæ 3 : mélange H2 + N2 avec 60 % en volumes de H2, J = 1,5 mm.
Températures du feuillard : à l~eDtrée : 800-C, à la sortie 500'C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
Pour cette phase on a Kr = 0,068.
Phase 7 : Deuxième refroidissement leDt Conditions identiques à la phase 4.
~"' " ' ,.
, ",, " ' ~-- :.
202204~
- Phase 8 Revenu rapide Cette phase comporte une étape de montée en température et une étape de maintien en température.
. Etape de montée en température :
OD utilise un élément conforme au dispositif 600. Puissance nominale de chauffage 50 kW. Nature du gaz 3 : H2 pur, J = 1,3 mm. Températures du feuillard : à l'entrée : 20C, à
la sortie : 350 ~ 3C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
Pour cette étape on a KT = , 031.
. Etape de maintien en température :
On utilise un élément conforme au dispositif 600. Puissance nominale : 30 kW. Régulation de la température du feuillard à
la sortie par caméra infrarou~e. Nature du gaz 3 : H2 pur , J = 2 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée et à la sortie :
350 t ~-C. ~emps de séjour du feuillard : 2,5 s. Pour cette étape on a KT = , 048.
Le feuillard obtenu à la fin de ce traitement à huit phases, a les caractéristiques suivantes :
Teneur en carbone : O, 8 ~ ; Produit C % x O % =
16,6 x 10 3 ; Résistance à la rupture en traction :
2630 MPa. Allongement : 5,3 %.
De préférence, dans le cas du traitement d'un acier au carbone dans le but d'obtenir une structure martensitique, on a la relation 0,01 s KT ~ -1.
ExemPle 3 Cet exemple concerDe le chauffage d'un feuillard d'acier avant galvanisation par trempage dans un bain de zinc fondu. Ce préchauffage est réalisé avec un dispositif 6no dont la puissance , :
' 2~204~
nominale de chauffage est de 1300 kW. Dimensions du feuillard :
épaisseur E : 2 mm, largeur L : 1000 mm, J = 0,4 mm~
Vitesse de défilement du feuillard : 0,2 m/s. Températures du feuillard : à l'entrée : 25-C, à la sortie 620 + 3-C ; gaz utilisé : H2 pur.
Temps de séjour du feuillard : 3,25 s.
Dans cPt exemple on 8 KT = 3 81 .
D~ préférence, pour préchauffage avant galvanisation, on a :
K T ~ 1 0 .
Exemple 4 Cet exemple décrit un traitement de perlitisation d'un feuillard d'acier avec une phase de chauffage et deux phases de refroidissement.
~a composition de l'acier utilisé est la suivante :
C : 0,80 % ; Mn : 0,69 ~ ; Si : 0,21 % ; S : 0,025 % ;
P: 0,018 %; A1: 0,081 %; Ca : 0,044 % ; Cr : 0,059 % ;
Ni : 0,01~ %.
Dimensions du feuillard : épaisseur E : 2 mm, largeur L : 300 mm.
Vitesse de défilement : 0,~ m/s.
- Phase de chauffage .
Dans cette phase on réalise l'austénitisation. On utilise un dispositif 600 dont la puissance nominale de chauffage est de 1700 kW. Nature du ~az 3 : Hz pur : J = 0,25 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée 20-C, à la sortie 980 +
3-C. Temps de séjour du feuillard : ~ s. Pour cette phase on a KT = 2, 38-- Première phase de refroidissement :
On utilise deux éléments en série analogues au dispositif ~00, avec des ailettes, et, pour chaque élément, ~ déflçcteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau : 30 l/s ;
'- ', :. ~
.
':
Nature du gaz 3 : H2 pur ; J = 0,3 mm.
Température du feuillard : à l'entrée : 980-C à la sortie :
2~0tC. Temps de séjour du feuillard : ~ s.
Pour cette phase on a KT = 2, 86.
- Deuxième phase de refroidissement :
On utilise de fa~on connue un bac d'eau dans lequel on immerge le feuillard, ce qui permet d'amener le feuillard à la température ambiante.
Le feuillard aya~t subi l'eDsemble de ce traitement~ a les caractéristiques suivantes :
- structure de l'acier : perlite à 100 % ;
- contrainte de rupture à la traction : 11~0 MPa ;
- allongement à la rupture : 7 ~.
Dans un tel traitement de perlitisation, on a de préférence Dans tous les exemples précédemment décrits, l'invention permet les avantages suivants :
- simplicité de mise en oeuvre ;
- souplesse des réglages ; ce qui permet de traiter des feuillards d'épaisseurs variahles dans une même installation ;
- coûts d'investissement et de fonctionnement peu élevés car, par suite de l'absence de circulation forcée, on évite l'emploi de compresseurs ou de turbines, et on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus ;
- on évite tout problème d'hygiène car on n'utilise pas de métaux ou de sels fondus, et un nettoyage du feuillard après traitement D ~ est pas nécessaire.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits. En particulier l'invention couvre le cas où l'on traite simultanément plusieurs feuillards.
', .
On utilise deux éléments en série analogues au dispositif ~00, avec des ailettes, et, pour chaque élément, ~ déflçcteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau : 30 l/s ;
'- ', :. ~
.
':
Nature du gaz 3 : H2 pur ; J = 0,3 mm.
Température du feuillard : à l'entrée : 980-C à la sortie :
2~0tC. Temps de séjour du feuillard : ~ s.
Pour cette phase on a KT = 2, 86.
- Deuxième phase de refroidissement :
On utilise de fa~on connue un bac d'eau dans lequel on immerge le feuillard, ce qui permet d'amener le feuillard à la température ambiante.
Le feuillard aya~t subi l'eDsemble de ce traitement~ a les caractéristiques suivantes :
- structure de l'acier : perlite à 100 % ;
- contrainte de rupture à la traction : 11~0 MPa ;
- allongement à la rupture : 7 ~.
Dans un tel traitement de perlitisation, on a de préférence Dans tous les exemples précédemment décrits, l'invention permet les avantages suivants :
- simplicité de mise en oeuvre ;
- souplesse des réglages ; ce qui permet de traiter des feuillards d'épaisseurs variahles dans une même installation ;
- coûts d'investissement et de fonctionnement peu élevés car, par suite de l'absence de circulation forcée, on évite l'emploi de compresseurs ou de turbines, et on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus ;
- on évite tout problème d'hygiène car on n'utilise pas de métaux ou de sels fondus, et un nettoyage du feuillard après traitement D ~ est pas nécessaire.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits. En particulier l'invention couvre le cas où l'on traite simultanément plusieurs feuillards.
', .
Claims (17)
1. Procédé pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique caractérisé en ce que l'on fait passer le feuillard dans une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de ventilation forcée de telle sorte qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, et en ce que le coefficient KT défini par la relation :
est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres ; E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité
thermique du gaz déterminée à 600°C et exprimée en watts.m-1-K -1.
est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres ; E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité
thermique du gaz déterminée à 600°C et exprimée en watts.m-1-K -1.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on a la relation 0,2 mm ? J ? 2 mm.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on a la relation :
0,01 ? KT ? 100.
0,01 ? KT ? 100.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on effectue un traitement de feuillard d'acier.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on prépare un feuillard d'acier à deux phases, ferrite et bainite, avec la relation 4 ? KT ? 100.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on traite un feuillard de structure martensitique, avec la relation 0,01 ? KT ? 0,1.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on effectue un traitement de cémentation pour obtenir entre 0,4 et 0,9 % de carbone.
8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue un préchauffage avant d'effectuer un traitement de galvanisation du feuillard, avec la relation 1 ? KT ? 10.
9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on effectue un traitement de perlitisation, avec 1 ? KT ? 8.
10. Dispositif pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique le dispositif étant caractérisé par les points suivants :
a) il comporte au moins une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de ventilation forcée, et des moyens permettant de faire passer au moins un feuillard dans l'enceinte ;
b) le dispositif est agencé pour qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, le coefficient KT défini par la relation ;
étant choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres, E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité thermique du gaz déterminée à 600°C
et exprimée en watts.m-1.?K-1.
a) il comporte au moins une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de ventilation forcée, et des moyens permettant de faire passer au moins un feuillard dans l'enceinte ;
b) le dispositif est agencé pour qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, le coefficient KT défini par la relation ;
étant choisi en fonction du traitement thermique à effectuer, J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres, E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité thermique du gaz déterminée à 600°C
et exprimée en watts.m-1.?K-1.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on a : 0,2 mm ? J ? 2 mm.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que l'on a :
0,01 ? KT? 100.
0,01 ? KT? 100.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de faire varier J.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une résistance électrique au contact d'une paroi de l'enceinte.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant de faire circuler un fluide caloporteur, à l'extérieur de l'enceinte.
16. Feuillard obtenu avec le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.
17. Feuillard obtenu avec le dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 10 à 15.
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