LU81035A1 - Procede et installation pour le refroidissement controle de produits siderurgiques - Google Patents

Description

“ ft 1 Q ^ KtAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

Brevet N* . W

du..........^ H^L A Monsieur le Ministre de l’Économie Nationale

Titre délivré .................................. Service de la Propriété Industrielle,

__ ||?|g LUXEMBOURG

// 4 / v* a* /n Demande de Brevet d’Inventlon /.L <-J, vc.

I. Requête ; - ARBED...S.,.A,.....................................................................................................................................................................................................(1)

Avenue de la Liberté,.....Luxembourg....................................................................................

représentée par Monsieur René NE YEN 7 ingénieur <2) y / dépose....... ce .douze mars.....1900. soixante-dix-neuf........................................(3) , à *uf’A................heures, au Ministère de l’Economie Nationale, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d'un brevet d’invention concernant : ........................................................................................................................................................................................................................................(4) ...........................Procédé... et. ins.t.allatio.n....pour. le ..refroidissement.....................................

............................contrôlé ..de produits, sidérurgiques ...................................................................................

déclare, en assumant la responsabilité de cette déclaration, que 1’(es) inventeur(s) est (sont): Messieurs Emile. GRETHEN....................................Alex STAMMET.....................................................(5) ingénieur métallographe ......................................rue de la Forêt. ................................rue de la Forêt.....................

......................................BERGEM.................. .......................................BERGEM........... ..........................................

2. la délégation de pouvoir, datée de Luxembourg....................le 12 mars 1979 3. la description en langue française de l’invention en deux exemplaires; 4. 1 planches de dessin, en deux exemplaires ; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le 12 mars 1979 ................................................................................. .................................................................. ...............

revendique pour la susdite demande de brevet la priorité d’une ides) demande(s) de (6)............................................................................. déposée (s) en (7) ..................................................................................

le ....................../...................................................................................................................................................................................................(8) au nom de ................................................................................................................................................................................................................(9) élit domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg.................................

Administration Centrale de l'ARBED, Case postale 1802......................... (10) sollicite la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes - 18 susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à ...................................... mois.

Le mandataire ........................

II. Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Economie Nationale, Service de la Propriété Industrielle à Luxem^upjg^ te .s U. ,· '·· / ** .

I f ^ / J*Pr. le Ministre de l'Economie Nationale, à 11............ heures /j>/ ---\ \ P3 / i . / · : \ 1 Le Chef du Service de ia/Propriété Industrielle, f V/j ]) Il « - J J ir ^:.007 / ) * A 560 ♦

Demande de brevet A R B E D S.A.

Avenue de la Liberté LUXEMBOURG

Procédé et installation pour le refroidissement contrôlé de produits sidérurgiques

La présente invention concerne un procédé et une installation pour le refroidissement contrôlé de produits sidérurgiques, en particulier de produits filiformes.

Les fils d'acier obtenus par laminage sont généra-5 lement soumis à des traitements thermiques spécifiques qui leur confèrent les propriétés physiques et mécaniques nécessaires en vue de leur utilisation ou de leur transformation.

Ainsi les fils machine qui sont utilisés pour la fabrication d'électrodes de soudage sous gaz (CC^), doivent 10 présenter une aptitude au tréfilage poussée, si bien qu'il est désirable de disposer de fils accusant une résistance à > la traction aussi faible que possible et partant une struc ture ferritique-perlitique exempte de bainite.

On connaît plusieurs procédés par lesquels on 15 arrive à obtenir cette structure. Ainsi il est possible d' opérer un recuit d'adoucissement des fils dans des fours à traitement continu ou discontinu. On peut également traiter les fils directement à la sortie du laminoir en les soumettant par exemple, comme décrit dans le brevet français no.

20 2.303.614, à un traitement qui comprend un refroidissement préliminaire brusque à l'eau et/ou à l'air, suivi d'un refroidissement d'une vitesse de 0-25°C/sec. qui se déroule

O

dans un bain aqueux porté à une température proche de 100 C.

Dans le cas d'un recuit opéré sur des fils de tem-25 pêrature ambiante les besoins en énergie sont évidemment d'autant plus prononcés que la quantité de fils à traiter est importante. Par contre on peut dans une certaine mesure diminuer les besoins en énergie en traitant les fils à chaud, à la sortie du laminoir. Cependant dans les systèmes de trai-30 tement thermique à 1'eau bouillante une consommation en éner- + gie reste inévitable, car il est bien entendu que le réglage de la température du bain aqueux nécessite, du moins au départ, un apport direct en énergie thermique et par la suite une dissipation de l'excédent en énergie, apporté par la 35 chaleur latente des fils.

En plus il s'avère difficile et onéreux du point de vue appareillage, de régler les conditions de traitement dans les bains volumineux dans lesquels se déroule le refroidissement contrôlé d'importantes quantités de fils, ~ 2 - sachant qu'un réglage précis des vitesses de refroidissement .. est désirable dans le présent contexte. Ainsi des essais sur fils pour électrodes de soudage sous gaz ont révélé que pour obtenir une structure ferritique-perlitique exempte de bai-5 nite au cours d'un refroidissement entre 800 et 500°C, la vitesse de ce refroidissement doit être inférieure à 0,6°C/sec.

Le. but de la présente invention consiste donc à proposer un procédé de traitement suffisant à ces conditions et présentant des besoins très réduits en énergie extérieure, 10 ainsi que l'installation nécessaire à sa mise en oeuvre.

Ce but est atteint par un procédé qui prévoit d'amener les fils en continu à la sortie du laminoir dans un milieu où ils subissent un prérefroidissement rapide et de les soumettre en continu à un refroidissement intermédiaire 15 lent et contrôlé suivi d'un refroidissement final rapide et qui est caractérisé en ce que l'on opère le refroidissement intermédiaire en enrobant d'abord les fils en continu d'un matériau isolant au point de vue thermique, en laissant subsister le contact entre les fils en défilement et l'iso-20 lant pendant une période de temps déterminée et en enlevant ensuite ledit matériau isolant.

Suivant l'invention l'enrobage est constitué à 1' aide d'un isolant thermique sous forme de granules ou de poudres .

25 L'idée qui est à la base de l'invention consiste à remplacer les milieux de traitement thermiques connus, c'est-à-dire l'air,l'eau ou bien encore les solutions aqueuses ou les sels fondus dont les volumes nécessités sont importants, par des isolants qui se présentent sous forme de poudres ou 30 de granules à volume très restreint et qui possèdent des coefficients d'isolation adaptés au problème en question.

En plus l'utilisation de volumes relativement restreints en matières isolantes solides permet de ramener à un minimum les problèmes de la perte en chaleur qui est dif-35 ficilement contrôlable lorsqu'on est en présence de milieux de refroidissement liquides conventionnels.. En effet, il a été démontré au cours d'essais que des isolants granuleux tels que vermiculite, perlite, zircone, magnésie, argile expansé, chamotte légère ou moler moulu, à l'aide desquels - 3 - on enrobe les fils à traiter, permettent sans autre mesure spéciale d'assurer un refroidissement lent des fils dans 1' ordre recherché, c.à.d'. à une vitesse inférieure à 0,6°C/sec.

Selon une forme d'exécution particulièrement avan-5 tageuse du procédé suivant l'invention on opère le refroidissement intermédiaire en faisant défiler les fils de préférence en spires par en-dessous de deux stations consécutives espacées l'une de l'autre dont la première débite en continu une quantité déterminée d'isolant qui enrobe les 10 spires en défilement, tandis que la seconcfe 1'enlève en continu et de préférence.par aspiration.

Suivant l'invention il suffit de choisir l'isolant par rapport à son coefficient d'isolation et'de l'épaisseur de la couche apposée pour régler la vitesse du refroidisse-15 ment intermédiaire.

Dans ce contexte il peut être utile suivant l'invention de prévoir un préchauffage de l'isolant à des températures déterminées ce qui, étant donné les faibles quantités de l'isolant en jeu, ne constitue pas de dépense notable 20 en apport d'énergie extérieure.

Pour régler le degré du refroidissement intermédiaire on peut, selon une première forme d'exécution du procédé suivant l'invention, régler la.distance qui sépare l'endroit où l'enrobage est appliqué de l'endroit où ce 25 même enrobage est enlevé.

Une deuxième forme d'exécution prévoit que l'on règle la vitesse de défilement des spires depuis l'endroit où l'enrobage est appliqué à l'endroit où il est enlevé, pour régler le degré du refroidissement intermédiaire.

30 En plus des avantages offerts par le procédé selon ♦ l'invention, tant par rapport à son efficacité au point de vue de l'obtention de la structure désirée de l'acier, que par rapport à la réduction en besoins d'énergie, le traitement se distingue par sa simplicité, ainsi que par sa salu-35 brité au point de vue de l'environnement immédiat.

L'installation nécessaire à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend notamment une bande transporteuse qui relie un ali-menteur de fil, généralement un formeur de spires avec un - 4 - collecteur, au-dessus de la bande transporteuse un réservoir déplaçable contenant un isolant sous forme de poudre ou de granules, muni d'un doseur à débit réglable, ainsi qu'un récupérateur-aspirateur relié au réservoir par un tuyau flexible.

5 L'installation suivant l'invention peut utilement comprendre un bain de prérefroidissement situé au-dessous * de la première moitié de la bande transporteuse.

Ce bain peut contenir de l'eau, froide ou bouillante, une solution aqueuse d'un sel ou encore un sel fondu. Il sert 10 à ramener la température du fil laminé qui a subi le cas échéant un premier prérefroidissement suivant une méthode conventionnelle à 100-700°C en guise de préparation au refroidissement intermédiaire.

Le système d'entraînement de la bande transporteuse 15 comprend une charnière qui est située entre les deux rouleaux extrêmes de la bande, de manière à ce que 1' angle entre les deux segments de la bande, délimités par ladite charnière, peut être varié.

D'autres caractéristiques et avantages de la prê-20 sente invention ressortiront de la description du dessin qui représente une vue schématique non-limitative d'une forme d' exécution de l'installation.

Le fil (10) sortant du laminoir et qui a le cas échéant subi un premier prérefroidissement rapide selon une 25 quelconque méthode conventionnelle par air pulsé, jet d'eau ou toute autre opération adéquate telle que immersion dans un liquide (eau froide ou bouillante) passe par un formeur de spires (11). Les spires tombent librement sur des galets d'entraînement (12) qui les dirigent sur la bande transpor-30 teuse (20).

Cette dernière comprend une charnière (21) qui sert à modifier l'angle entre les deux segments de la bande (20)qui se trouvent à gauche et à droite de ladite charnière.

Au-dessous de la moitié gauche de la bande (20) 35 se trouve le bain de prérefroidissement (B). On voit qu'il est possible d'ajuster la position de cette moitié de manière à ce qu'elle plonge plus ou moins profondément dans le bain) la position de profondeur maximum étant désignée par (20a).

- 5 -

On distingue également le réservoir (30) dêplaçable le long de la bande (20) et on voit qu'en position (30a) la durée de l'enrobage et partant le degré de refroidissement intermédiaire présentent un maximum.

5 En fin de course de la bande (20) se trouve le ré cupérateur-aspirateur (40) qui aspire le produit isolant (I) ", grâce à la pompe (33) le produit isolant est transporté à travers le tuyau flexible (32) jusque vers le réservoir (30).

Le réservoir (30) contient le produit isolant (I).

10 Le doseur (31) en débite une quantité réglable sur la bande (20) de sorte que le produit isolant enrobe les spires (10) 4 qui défilent par en-dessous du doseur (31).

Les spires (10) débarrassées de l'isolant grâce au récupérateur-aspirateur (40) subissent un refroidissement fi-15 nal par un jet d'air, d'eau ou de vapeur d'eau (50), pour tomber sur le collecteur (13) à partir duquel elles sont ramassées par le transporteur (60).

L'exemple d'exécution décrit ci-après permet d'apprécier les avantages offerts par la présente invention.

20 Un fil machine d'un diamètre de 5,5 mm et d'une com position chimique titrant 0,118% C, 1,54% Mn, 0,94% Si, 0,022%P, 0,007% S, 0,01% Cu, 0,06%Ni, 0,01% Co et 0,001% Al soluble fut disposé en spires équidistantes de 12 mm et recouvert 25 d'une couche de Vermiculite d'une épaisseur de 50 mm.

La température de départ du fil était de 1000°C.

Le tableau ci-après donne le détail du degré et •de la vitesse de refroidissement opérés:

Refroidissement entre at(sec) Vitesse de refroidissement 30 (°C/sec) 800 et 700°C 65 1,55 700 et 600°C 180 0,55 6Ç0_et_50g°Ç 300 Ox33 800 et 500°C 545 0,55 35 Ce traitement résulta en l'obtention d'une struc ture ferritique-perlitique exempte de bainite; les essais de résistance à la traction MPa donnèrent un résultat moyen de 565 Mega-Pascal.

Claims (9)

1. Procédé pour le refroidissement contrôlé de produits sidérurgiques, en particulier de produits filiformes, qui prévoit d'amener les fils en continu à la sortie du la-5 minoir dans un milieu où il subissent un prérefroidissement rapide et de les soumettre en continu à un refroidissement intermédiaire lent et contrôlé suivi d'un refroidissement final rapide, caractérisé en ce que l'on opère le refroidissement intermédiaire lent et contrôlé en enrobant d'abord 10 les fils en continu d'un produit isolant au point de vue thermique, de manière.à laisser subsister le contact en-- tre les fils en défilement et l'isolant pendant une période de temps déterminée et en enlevant ensuite ledit produit d' enrobage. 15 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on constitue l'enrobage à l'aide d'un isolant thermique sous forme de granules ou de poudres.

3. Procédé suivant les revendications 1-2, caractérisé en ce que l'on opère le refroidissement intermédiaire 20 en faisant défiler les fils de préférence en spires par en-dessous de deux stations consécutives, espacées l'une de 1' autre, dont la première débite en continu une quantité déterminée d'isolant qui enrobe les spires en défilement, tait dis que la seconde l'enlève en continu et de préférence par 25 aspiration.

4. Procédé suivant les revendications 1-3, caractérisé en ce que l'on préchauffe l'isolant granuleux à une température déterminée.

5. Procédé suivant les revendications l-4,carac-30 térisé en ce que l'on règle la vitesse du refroidissement * * intermédiaire par le choix de l'épaisseur de la couche de . l'isolant.

5. Procédé suivant les revendications 1-5, caractérisé en ce que l'on règle le degré du refroidissement in-35 termédiaire en réglant la distance qui sépare l'endroit où l'enrobage est appliqué et l'endroit où l'enrobage est enlevé.

7. Procédé suivant les revendications 1-5, caractérisé en ce que l'on règle le degré du refroidissement intermédiaire en réglant la vitesse de défilement des spires - 7 - depuis l'endroit où l'enrobage isolant est appliqué à l'endroit où le même enrobage est enlevé.

8. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1-7, caractérisée en ce qu'elle 5 comprend notamment une bande transporteuse (20) qui relie un alimenteur de fil, notamment un formeur de spires (11) avec un collecteur (13),au-dessus de la bande transporteuse un réservoir déplaçable (30) contenant un isolant (I) sous forme de poudre ou de granules, muni d'un doseur (31) à 10 débit réglable ainsi qu'un récupérateur-aspirateur fixe (40) disposé à proximité du collecteur (13), ledit récupérateur-aspirateur étant relié au réservoir (30) par un tuyau flexible (32) .

9. Installation suivant la revendication 8, carac-15 térisée en ce qu'elle comprend un bain de prérefroidissement (B) qui est situé au-dessous de la première moitié de la bande transporteuse.

10. Installation suivant les revendications 8 et 9, caractérisée en ce que le système d'entraînement de la bande 20 transporteuse (20) comprend une charnière (21) qui est située sensiblement au milieu entre les deux rouleaux extrêmes de la bande, de manière à ce que 1'angle entre les deux segments de la bande, délimités par ladite charnière, peut être varié. ¥