LU83424A1 - IMPROVED PROCESS FOR THE CONTINUOUS COOLING OF MACHINE WIRE - Google Patents

IMPROVED PROCESS FOR THE CONTINUOUS COOLING OF MACHINE WIRE Download PDF

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LU83424A1
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LU
Luxembourg
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cooling
turns
central zone
conveyor
sheet
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LU83424A
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French (fr)
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M Economopoulos
N Lambert
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Centre Rech Metallurgique
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C21D9/5732Continuous furnaces for strip or wire with cooling of wires; of rods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/26Special arrangements with regard to simultaneous or subsequent treatment of the material
    • B21C47/262Treatment of a wire, while in the form of overlapping non-concentric rings

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
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Description

j / Revendication de la priorité d'une demande de brevet déposée le 13 juin 1980 sous le No 883.833 BL-3161/EM/BM C 2043/8006.j / Claiming the priority of a patent application filed on June 13, 1980 under No. 883.833 BL-3161 / EM / BM C 2043/8006.

I * ' CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,I * 'METALLURGICAL RESEARCH CENTER -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,

Association sans but lucratif - vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique) .Non-profit association - vereniging zonder winstoogmerk in BRUXELLES, (Belgium).

Procédé perfectionné pour le refroidissement continu de fil machine.Improved process for continuous cooling of wire rod.

La présente invention se rapporte à des perfec-' tionnements aux procédés de refroidissement continu de fil machine en acier .The present invention relates to improvements in the continuous cooling processes of steel wire rod.

i A la sortie du laminoir à fil, le fil machine i j est soumis à une opération de refroidissement contrôlé, dont les ; caractéristiques dépendent des propriétés finales que l'on désire i ; conférer au fil.i At the exit of the wire rolling mill, the wire rod i j is subjected to a controlled cooling operation, including; characteristics depend on the final properties that one wishes i; impart to the wire.

AAT

y ίy ί

Tenant compte de la composition du fil et des propriétés finales qu'on cherche à lui donner, la durée, le nombre, la nature et l'efficacité des différentes phases du processus complet de refroidissement peuvent varier dans des proportions importantes.Taking into account the composition of the wire and the final properties that one seeks to give it, the duration, the number, the nature and the efficiency of the various phases of the complete cooling process can vary in significant proportions.

i Un autre aspect du problème est constitué par 1' importance des installations permettant de réaliser les refroidissements demandés, et notamment leur encombrement dans le sens longitudinal, qui peut avoir une incidence considérable sur les investissements nécessaires pour les réaliser. Enfin, et cet as-| pect n'est pas le moindre, il y a un intérêt majeur à produire un fil dont les propriétés mécaniques sont uniformes et homogènes sur ! toute sa longueur.Another aspect of the problem is constituted by the importance of the installations making it possible to carry out the requested coolings, and in particular their bulk in the longitudinal direction, which can have a considerable impact on the investments necessary to carry them out. Finally, and this as- | pect is not the least, there is a major interest in producing a wire whose mechanical properties are uniform and homogeneous on! its entire length.

Il s'ensuit qu'une amélioration sur une quelcon-| que des phases d'un procédé de refroidissement de fil peut avoir | une influence à la fois sur la qualité du fil, sur la durée du temps nécessaire pour refroidir complètement le fil, sur la dimension des installations correspondantes et par voie de conséquence, sur leur coût aussi bien de fonctionnement que de premier établissement, et sur l'homogénéité des caractéristiques mécaniques.It follows that an improvement on any | that phases of a wire cooling process can have | an influence both on the quality of the wire, on the duration of the time necessary to cool the wire completely, on the size of the corresponding installations and consequently, on their cost both of operation and of first establishment, and on the homogeneity of mechanical characteristics.

Il existe actuellement de nombreux procédés pour soumettre, à sa sortie du laminoir, un fil machine à une séquence de refroidissement bien déterminée, le plus souvent spécifique de la qualité de fil recherchée.There are currently many methods for subjecting, on leaving the rolling mill, a wire rod to a well-defined cooling sequence, most often specific to the quality of wire sought.

Ces procédés requièrent fréquemment un séjour plus ou moins prolongé sur un convoyeur à l'air calme, ce qui entraîne une différence de vitesse de refroidissement et donc de microstructure et propriétés mécaniques, entre les parties de spires qui se trouvent sur les bords du convoyeur et les parties de spires se trouvant éloignées des bords du convoyeur, c'est-à-dire dans la zone centrale du convoyeur.These processes frequently require a more or less prolonged stay on a conveyor with calm air, which results in a difference in cooling rate and therefore in microstructure and mechanical properties, between the parts of turns which are on the edges of the conveyor and the parts of turns being distant from the edges of the conveyor, that is to say in the central zone of the conveyor.

L'un de ces procédés, mis au point par la même ïj demanderesse consiste en ce que, à la sortie du laminoir, le t kOne of these processes, developed by the same applicant, consists in that, at the exit from the rolling mill, the t k

PP

3.- fil machine dont la température a été amenée entre 900°C et 780°C, est déposé sous forme de spires non jointives sur un convoyeur? on refroidit le fil ainsi mis en spires sur le convoyeur, en réglant la vitesse de refroidissement à une valeur suffisamment faible pour que, quand la transformation allotropique a été réalisée à concurrence d'au moins 80 % et de préférence supérieure à -95 %, le grain ferritique présente la grosseur désirée, de préférence au moins ASTM 9; toujours sur convoyeur, le fil est alors .soumis à refroidissement dit rapide, jusqu'à une température comprise entre 350°C et 560°C, et de préférence entre 500°C et 560°C; „ à la sortie de cette phase de refroidissement rapide, le fil est enfin soumis à une seconde phase de refroidissement lent en bobines.3.- wire rod whose temperature has been brought between 900 ° C and 780 ° C, is deposited in the form of non-contiguous turns on a conveyor? the wire thus put in turns on the conveyor is cooled, by setting the cooling rate to a sufficiently low value so that, when the allotropic transformation has been carried out at least up to 80% and preferably greater than -95%, the ferritic grain has the desired size, preferably at least ASTM 9; still on a conveyor, the wire is then subjected to so-called rapid cooling, to a temperature between 350 ° C and 560 ° C, and preferably between 500 ° C and 560 ° C; „At the end of this rapid cooling phase, the wire is finally subjected to a second slow cooling phase in coils.

Le refroidissement dit rapide est obtenu avantageusement par immersion du fil dans un bain aqueux, de préférence porté à sa température d'ébullition, et pouvant contenir des agents tensio-actifs.The so-called rapid cooling is advantageously obtained by immersing the wire in an aqueous bath, preferably brought to its boiling temperature, and which may contain surfactants.

Ce procédé permet, notamment pour des fils d' acier extra-doux, d'obtenir une charge de rupture, une limite élastique et un rapport E/R particulièrement bas et ce au moyen d'une installation dont la longueur peut être nettement inférieure à celles rencontrées usuellement dans les procédés qui ne comportent pas la phase de refroidissement rapide en question.This process makes it possible, in particular for extra-mild steel wires, to obtain a breaking load, an elastic limit and a particularly low E / R ratio, by means of an installation the length of which can be much less than those usually encountered in processes which do not include the rapid cooling phase in question.

La présente invention a pour objet un procédé du genre de celui ci-dessus décrit et qui permet d'améliorer l'homogénéité en longueur du fil qui y est soumis.The subject of the present invention is a method of the kind described above and which makes it possible to improve the uniformity in length of the wire which is subjected to it.

Il est bien connu que lorsque le fil machine est étalé en spires non concentriques sur un convoyeur, la majeure partie du métal des spires est accumulée sous un volume relativement faible, aux deux bordures latérales de la nappe de spires, tandis qu’à la zone centrale de cette nappe,1'accumulation de métal est moindre que sur les bords. Il s'ensuit une différence dans . l'allure de refroidissement des spires, les bordures latérales de fIt is well known that when the wire rod is spread in non-concentric turns on a conveyor, most of the metal of the turns is accumulated in a relatively small volume, at the two lateral edges of the sheet of turns, while at the zone center of this sheet, the metal accumulation is less than at the edges. There follows a difference in. the cooling speed of the turns, the lateral edges of f

JJ

4.- I > ; · } ; la nappe se refroidissant moins vite que la zone centrale, ce I qui ne favorise pas l'homogénéité de la structure du fil sur la totalité d'une même spire et conduit, pour le fil se trouvant i1 dans la zone centrale, à des propriétés mécaniques moins bonnes que celles obtenues pour le fil se trouvant dans les zones latérales.4.- I>; ·}; the sheet cooling less quickly than the central zone, which I which does not favor the homogeneity of the structure of the wire over the whole of the same turn and leads, for the wire being i1 in the central zone, to properties less good mechanical than those obtained for the wire located in the lateral zones.

La présente invention a, comme dit plus haut, pour objet, d'accroître cette homogénéité de structure, même dans le cas où le fil machine se trouve disposé en spires étalées sur un convoyeur.The object of the present invention, as said above, is to increase this homogeneity of structure, even in the case where the wire rod is arranged in turns spread out on a conveyor.

Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel le fil machine, directement au sortir de la dernière cage de laminoir est disposé sur un convoyeur en une nappe constituée de spires non concentriques étalées pour être soumis sur ce convoyeur, à une opération de refroidissement comportant une phase d'immersion dans un bain aqueux, est essentiellement caractérisé en ce que, pendant tout ou partie du séjour des spires sur le convoyeur non immergé, la partie de la nappe des spires située dans la zone centrale du convoyeur, est soumise à un refroidissement moins intense que celui des bords de la nappe et en ce qu'on règle la différence de refroidissement, de façon à ob tenir une homogénéité de structure du fil sur la totalité de ses spires.The process, object of the present invention, in which the wire rod, directly at the outlet of the last rolling mill stand, is arranged on a conveyor in a sheet made up of non-concentric turns spread out to be subjected on this conveyor, to a cooling operation. comprising an immersion phase in an aqueous bath, is essentially characterized in that, during all or part of the stay of the turns on the non-submerged conveyor, the part of the ply of the turns located in the central zone of the conveyor, is subjected to less intense cooling than that of the edges of the sheet and in that the difference in cooling is adjusted, so as to obtain a homogeneous structure of the wire over all of its turns.

Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour réaliser ce refroidissement différentiel. On peut par exemple, ♦ au moyen d'un générateur de chaleur, porter, à température j appropriée, un fluide gazeux que l'on projette sur la partieSeveral methods can be used to achieve this differential cooling. It is possible, for example, ♦ by means of a heat generator, to carry, at appropriate temperature j, a gaseous fluid which is projected onto the part

Ides spires se trouvant dans la dite zone centrale, la température du gaz ainsi projeté décroissant progressivement, et de façon appropriée, dans la zone centrale, dans le sens du * déplacement du convoyeur. Tout autre moven de chauffage de la ! / r ' 5 * - { nappe de spires situées dans la dite zone centrale peut être utilisé, sans sortir du domaine de la présente invention.Ides turns being in said central zone, the temperature of the gas thus projected decreasing progressively, and in an appropriate way, in the central zone, in the direction of * movement of the conveyor. Any other heating moven! / r '5 * - {sheet of turns located in said central area can be used, without departing from the scope of the present invention.

La préférence est toutefois donnée à tout moyen qui, sans apport précis de calories, contribue à ralentir à due proportion, le refroidissement de la dite zone centrale, notamment, tous autres facteurs égaux, en y réduisant, par rapport au débit d'agent de refroidissement utilisé pour les bords de la nappe, le débit de ces mêmes agents utilisé pour la dite - zone centrale.Preference is, however, given to any means which, without precise supply of calories, contributes to slowing down in proportion, the cooling of said central zone, in particular, all other equal factors, by reducing it, compared to the flow of cooling used for the edges of the tablecloth, the flow of these same agents used for the said - central zone.

Un autre moyen particulièrement intéressant pour mettre en oeuvre le procédé de la présente invention consiste à * disposer au-dessus de la zone centrale du convoyeur, et de préférence rien qû'au-dessus d'elle, à une certaine distance de la nappe de spires et sur tout ou partie de sa longueur, un écran dont l'effet est d'une part, de ralentir la circulation de tout fluide gazeux sur la dite zone centrale et d'autre part, de réfléchir vers la partie supérieure de la zone centrale de la nappe de spires, les calories qui en émanent, notamment par rayonnement .Another particularly advantageous means for implementing the method of the present invention consists in * placing above the central zone of the conveyor, and preferably nothing above it, at a certain distance from the sheet of turns and over all or part of its length, a screen whose effect is on the one hand, to slow down the circulation of any gaseous fluid on the said central zone and on the other hand, to reflect towards the upper part of the zone central of the layer of turns, the calories which emanate from it, in particular by radiation.

L'efficacité des effets de cet écran est fonction de ses paramètres propres, dimensions, nature, distance au-dessus des spires, état plus ou moins spéculaire de la face de l'écran située côté des spires. A titre d'exemple, un tel écran, soutenu par une armature en profilés à base d'aluminium, est constitué d'une plaque en acier, polie sur sa face côté spires et noircie sur sa face opposée.The effectiveness of the effects of this screen depends on its own parameters, dimensions, nature, distance above the turns, more or less specular state of the face of the screen located on the side of the turns. By way of example, such a screen, supported by a frame of aluminum-based profiles, consists of a steel plate, polished on its side on the turns side and blackened on its opposite side.

♦ Le procédé ci-dessus a été décrit dans le cas * de son utilisation particulière à la fabrication de fil machine en acier extra-doux, mais c'est là uniquement à titre d'exemple, car on peut l'utiliser pour toutes autres catégories de fil machine, pour lesquelles le refroidissement prévoit un séjour /♦ The above process has been described in the case * of its particular use in the manufacture of wire rod made of extra mild steel, but this is only by way of example, since it can be used for all other categories of wire rod, for which cooling provides for a stay /

Claims (5)

1. Procédé perfectionné pour le refroidissement continu de fil machine, dans lequel le fil machine directement au sortir de la dernière cage de laminoir est disposé sur un convoyeur en une nappe constituée de spires non concentriques étalées pour être soumis sur ce convoyeur à une opération de refroidissement, comportant une phase d'immersion dans un bain aqueux, caractérisé en ce que, pendant tout ou partie du séjour des spires sur le convoyeur non immergé, la partie de la nappe des spires située dans la zone centrale du convoyeur est soumise à un refroidissement moins intense que celui des bords de la nappe, et en ce qu'on règle la différence des refroidissements de façon à obtenir une homogénéité de structure du fil sur la totalité de ses spires.1. An improved process for the continuous cooling of wire rod, in which the wire rod directly out of the last rolling mill stand is placed on a conveyor in a sheet made up of non-concentric turns spread out to be subjected on this conveyor to an operation of cooling, comprising a phase of immersion in an aqueous bath, characterized in that, during all or part of the stay of the turns on the non-submerged conveyor, the part of the ply of the turns situated in the central zone of the conveyor is subjected to a less intense cooling than that of the edges of the sheet, and in that the difference in cooling is adjusted so as to obtain a homogeneity of structure of the wire over all of its turns. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tout moyen de chauffage de la partie de la nappe située dans la dite zone centrale peut être utilisé pour produire cette différence dans les refroidissements.2. Method according to claim 1, characterized in that any means of heating the part of the ply located in said central zone can be used to produce this difference in cooling. 3. Procédé suivant la revendication 2, caracté- . · risé en ce qu'au moyen d'un générateur de chaleur, on porte à température appropriée, un fluide gazeux que l'on projette sur la partie des spires se trouvant dans la dite zone centrale, la „ température du gaz ainsi projeté décroissant progressivement, et ► ' de façon appropriée, dans la zone centrale, dans le sens du déplacement du convoyeur.3. Method according to claim 2, character-. · Risé in that by means of a generator of heat, one brings to suitable temperature, a gaseous fluid which one projects on the part of the turns being in said central zone, the „temperature of the gas thus projected decreasing gradually, and ► 'appropriately, in the central zone, in the direction of movement of the conveyor. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait usage de tout moyen qui, sans apport précis de calories, contribue à ralentir le refroidissement de j· la dite zone centrale, par exemple, tous autres facteurs égaux, / en réduisant par rapport au débit d'agents de refroidissement t 7.- irtrilisé pour les bords de la nappe, le débit d ' agents de re-rUrrddissement utilisé pour la zone centrale de la nappe.4. Method according to claim 1, characterized in that use is made of any means which, without precise supply of calories, contributes to slowing down the cooling of j · said central zone, for example, all other equal factors, / by reducing, compared to the flow rate of cooling agents t 7.- irtrilised for the edges of the sheet, the flow rate of re-rusting agents used for the central zone of the sheet. 5. Procédé suivant la revendication 4, caracté-îttjlss en ce qu'on dispose au-dessus de la zone centrale du con-r.-trysur, et de préférence rien qu'au-dessus d'elle, à une certaine v^stance de la nappe de spires et sur tout ou partie de sa lon-æsxuc, un écran destiné d'une part, à ralentir par rapport à ce -rrrt elle est sur les zones latérales de la nappe, la circulation _-;Æ bout fluide de refroidissement sur la dite zone centrale et autre part, à réfléchir vers la partie supérieure de la zone v* .--r^trale de la nappe de spires, les calories qui en émanent, •—mamment par rayonnement. « * * ♦5. Method according to claim 4, character-îttjlss in that one has above the central area of the con-r.-trysur, and preferably just above it, at a certain v ^ stance of the ply of turns and on all or part of its lon-æsxuc, a screen intended on the one hand, to slow down compared to this -rrrt it is on the lateral zones of the ply, the circulation _-; cooling fluid on the said central zone and on the other hand, to reflect towards the upper part of the v * .-- r ^ trale zone of the sheet of turns, the calories which emanate therefrom, • - especially by radiation. "* * ♦
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