"Procédé pour le traitement du fil machine".
La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication, et plus particulièrement pour le traitement, du fil machine en acier.
On sait que la qualité du fil machine résulte de l'ensemble de
diverses conditions que présente le fil, parmi lesquelles on citera, entre
autres, ses propriétés mécaniques et notamment sa tréf Habilité, dues
à la microstructure de l'acier, l'homogénéité transversale et en long de
cette microstructure et enfin l'aspect de surface du fil et spécialement
<EMI ID=1.1> Parmi ces conditions, la nature de la calamine, la microstructure du fil et l'homogénéité de cette microstructure dépendent, pour une composition donnée, presque exclusivement du traitement subi par le fil dans les dernières cages du laminoir et de l'allure de refroidissement du fil à la sortie du laminoir; du contrôle de cette allure de refroidissement, qui est précisément le problème auquel le procédé de l'invention apporte une amélioration intéressante, va donc dépendre la qualité du fil machine.
Au cours de ces dernières années, de nombreux procédés ont été proposés pour améliorer cette qualité; les principaux buts visés étaient l'augmentation de la résistance, l'accroissement de la tréfilabilité et une meilleure homogénéité de la microstructure de l'acier.
Pratiquement, on pouvait considérer que ces problèmes étaient résolus depuis longtemps en appliquant au fil machine le traitement dit de "patentage".
Cette opération de patentage, généralement effectuée en tréfilerie, est cependant coûteuse surtout lorsqu'elle porte sur de faibles tonnages de fils, ce qui explique l'intérêt de la réalisation de cette opération à la sortie du laminoir lui-même, spécialement lorsqu'il s'agit de fil machine ayant un diamètre égal au minimum réalisable au laminoir, soit entre 5 mm et
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réalité deux patentages, l'un au diamètre de livraison (ou "prépatentage"), l'autre avant la mise à dimensions finales.
Pour supprimer cet inconvénient du coût de l'opération de patentage, on a déjà proposé divers procédés de refroidissement contrôlé, par exemple la projection d'un réfrigérant liquide ou le soufflage d'un agent gazeux sur le fil généralement disposé en spires non serrées. Les plus intéressants des procédés de ce genre actuellement connus, et d'ailleurs généralement réservés au fil machine en acier dur, c'est-à-dire en acier dont la teneur en carbone est comprise entre 0, 4 % et 0, 85 %, ne permettent toutefois de supprimer que le prépatentage signalé ci-dessus;
ces procédés diminuent l'épaisseur de la couche de calamine formée sur le fil sans cependant éliminer le décapage en tréfilerie; enfin, s'ils assurent une homogénéité en long du fil acceptable, celle-ci est encore inférieure
<EMI ID=3.1> A côté de ces procédés, dont plusieurs fonctionnent au stade
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permis d'obtenir des résultats satisfaisants en ce qui concerne la structure du produit. A son passif, cette technique du. fil fluidisé comporte cependant divers inconvénients parmi lesquels en peut citer le coût élevé des frais d'installations et des frais d'entretien en raison de la circulation de matières relativement abrasives, ainsi que la complexité de la technologie. Par ailleurs, l'homogénéité de température dans le lit fluidisé constitue un problème difficile à résoudre; or, cette homogénéisation est capitale, car elle conditionne l'homogénéité recherchée des propriétés du fil.
Ceci explique que les recherches aient été poursuivies et, dans
ce domaine, le demandeur a préconisé un procédé original sur lequel on reviendra plus loin (brevet belge n[deg.] 737.682 du 19.8. 1969).
Parallèlement aux efforts déployés pour éliminer la coûteuse opération de patentage, de nombreuses recherches étaient réalisées pour augmenter les propriétés mécaniques des produits laminés longs (barres
et fil) également par un traitement dès la sortie du laminoir à chaud.
On savait en effet que, pour améliorer les propriétés et notamment la ductilité d'un acier, il faut diminuer sa teneur en carbone et en manganèse, ce qui, concurremment, provoque une diminution de sa résistance à la
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un traitement de refroidissement approprié, appliqué de préférence directement sa sortie du train de laminoir, ce qui permet, dans une certaine mesure, de relever la charge de rupture du produit.
Or, lorsque le refroidissement de ces laminés (notamment du fil) s'effectue par convection ou rayonnement, la loi du refroidissement du produit laminé ne dépend quasi que du diamètre du produit, ce qui a pour conséquence que, pour un produit d'un diamètre déterminé, il faut, pour modifier sa limite élastique ou sa charge de rupture, faire appel à d'autres procédés pour compléter l'action du refroidissement pur et simple.
Dans cette optique, le demandeur a revendiqué ailleurs (brevet
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façon intéressante les propriétés mécaniques de l'acier, sans que les teneurs en carbone et en manganèse augmentent de façon inacceptable.
Dans ce procédé, dès la sortie de la cage finisseuse d'un laminoir, on soumet le produit laminé à une trempe superficielle au moyen d'un fluide de refroidissement approprié; on règle les conditions du dit refroidissement pour que, à la sortie de la zone de refroidissement par le fluide, le coeur du laminé se trouve à une température encore suffisante pour que l'on puisse grâce à elle et par la suite, d'une part réaliser un revenu de la couche superficielle trempée et, d'autre part, assurer la transformation
de l'austénite en ferrite et carbures dans la partie/centrale du produit laminé.
Selon les conditions de mise en oeuvre de ce procédé, la couche superficielle due à la trempe est constituée de martensite et/ou de bainite.
Du point de vue pratique, on obtient le refroidissement désiré du laminé en choisissant les dispositifs de refroidissement et en ajustant de façon adéquate la longueur et la disposition de ces dispositifs, par exemple des rampes de refroidissement, dans lesquels défile le produit venant du laminoir.
Appliqué tel quel au fil machine, ce procédé de traitement par trempe et auto-revenu permet donc d'améliorer la qualité du produit et notamment sa charge de rupture; on a toutefois constaté que, en ce qui concerne la tréfilabilité et l'homogénéité de structure, le procédé en question ne permettait pas d'atteindre les résultats obtenus par le patentage et que l'on recherche par ailleurs, ainsi qu'on l'a rappelé plus haut.
Pour obtenir au moins l'ensemble des résultats satisfaisants
que fournissent les procédés de trempe d'une part et de patentage d'autre part, le demandeur a imaginé de mettre en oeuvre, en combinaison avec son procédé de trempe superficielle d'auto-revenu, un autre mode de traitement du fil machine, qu'il a revendiqué antérieurement dans le brevet
<EMI ID=7.1> Dans ce mode de traitement, le fil machine est soumis dès sa sortie du laminoir à un refroidissement brusque jusqu'à une température comprise entre 500[deg.]C et 850[deg.]C, enroulé et introduit dans un bain aqueux porté à sa température d'ébullition, sinon à une température proche; de préférence, le bain contient en suspension et/ou en solution des matières telles que des sels (chlorure de calcium ou silicate de soude ou tétraborate de sodium par exemple) ou des substances tensio-actives.
Ce procédé de traitement en bain aqueux chaud peut être mis en oeuvre aussi bien en conservant les spires sous forme non serrées, par exemple étalées sur un transporteur circulant dans un bac, qu'en formant des bobines compactes, par exemple en resserrant les spires au fond d'une cuve.
Le traitement du fil machine par refroidissement brusque et immersion dans de tels bains permet d'obtenir d'excellents résultats grâce au caractère homogène de l'application de l'agent refroidissant contenu dans la cuve et aux qualités intrinsèques de cet agent; on peut, en choisissant judicieusement la nature, la composition et la température du bain, déterminer les conditions optimales pour contrôler le refroidissement du fil en vue de conférer à ce fil la qualité recherchée.
Basée sur le procédé d'immersion en bain aqueux chaud qui vient d'être rappelé, la présente invention a pour objet une mise en oeuvre perfectionnée du procédé de traitement du fil machine, par trempe superficielle et auto-revenu permettant d'améliorer encore la qualité du fil ainsi élaboré.
Le procédé pour le traitement de fil machine, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que, dès sa sortie du laminoir, on soumet le fil machine à une phase de refroidissement brusque, consistant à soumettre le fil à une trempe superficielle martensitique et/ou bainitique, au moyen d'un fluide de refroidissement approprié, en ce que l'on règle les conditions du dit refroidissement brusque pour que, à la sortie
de la zone de trempe, le coeur du fil se trouve encore à une température telle qu'il soit possible d'une part de réaliser un revenu de la couche marten-
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l'on soumet alors le fil à une phase de refroidissement calme assurant l'auto-revenu du fil, en ce que l'on introduit ensuite le fil machine dans une cuve contenant un bain aqueux porté à une température proche de sa température d'ébullition, et de préférence égale à celle-ci, bain tenant de préférence en solution et/ou en suspension des matières telles que des sels ou des substances tensio-actives, et en ce que l'on règle les conditions d'immersion et de séjour du fil dans le bain pour assurer la transformation allotropique de l'acier.
Suivant une mise en oeuvre avantageuse de l'invention, on réalise
la trempe superficielle du fil machine en utilisant une installation à haut coefficient de transfert calorifique; on peut notamment ainsi employer une série de dispositifs ou "canons" de trempe placés à très faible distance
l'un à la suite de l'autre et dans lesquels défile le fil à traiter. Le fluide
de refroidissement utilisé est avantageusement de l'eau.
Suivant une modalité préférentielle du procédé suivant l'invention,
on réalise la phase d'auto-revenu du fil trempé qui précède l'immersion du
fil dans le bain en faisant séjourner le dit fil sur un convoyeur, ment dans une enceinte dite "de revenu" de température appropriée.
Suivant l'invention, on contrôle avantageusement les conditions opératoires de la phase d'auto-revenu du fil en réglant la vitesse de circu- lation du convoyeur et/ou la longueur de l'enceinte éventuelle de revenu et/
ou la température et/ou le gradient de chauffage dans la dite enceinte.
La durée de la phase de revenu du fil est déterminée en fonction notamment de la composition de l'acier, des conditions opératoires de la trempe superficielle et des propriétés mécaniques visées; suivant l'invention,
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Suivant l'invention, la phase du procédé consistant à traiter le fil en spires par immersion dans un bain aqueux chaud, et de préférence à ébullition, peut être réalisée de quelque manière que ce soit, avec le fil
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suspendues sur un convoyeur.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour le traitement du fil machine, caractérisé en
ce que, dès sa sortie du laminoir, on soumet le fil machine à une phase de refroidissement brusque consistant à soumettre le fil à une trempe superficielle martensitique et/ou bainitique au moyen d'un fluide de refroidissement approprié, en ce que l'on règle les conditions du dit refroidissement brusque pour que, à la sortie de la zone de trempe, le coeur du fil se trouve encore à une température telle qu'il soit possible d'une part de réaliser un revenu de la couche martensitique et/ou bainitique et d'autre part d'assurer la transformation de l'austénite en ferrite et carbures dans la partie centrale du fil, en ce que l'on soumet alors le fil à une phase
de refroidissement calme assurant l'auto-revenu du fil, en ce que l'on introduit ensuite le fil machine dans un bain aqueux porté à une température proche de sa température d'ébullition, et en ce que l'on règle les conditions d'immersion et de séjour du fil dans le bain pour assurer la transformation allotropique de l'acier.
"Process for the treatment of wire rod".
The present invention relates to a process for the manufacture, and more particularly for the treatment, of steel wire rod.
We know that the quality of the wire rod results from all of
various conditions that the wire presents, among which we will quote, between
others, its mechanical properties and in particular its ability, due
to the steel microstructure, transverse and longitudinal homogeneity
this microstructure and finally the surface appearance of the wire and especially
<EMI ID = 1.1> Among these conditions, the nature of the scale, the microstructure of the wire and the homogeneity of this microstructure depend, for a given composition, almost exclusively on the treatment undergone by the wire in the last stands of the rolling mill and of the the cooling rate of the wire at the outlet of the rolling mill; the control of this cooling rate, which is precisely the problem to which the method of the invention provides an interesting improvement, will therefore depend on the quality of the wire rod.
In recent years, many methods have been proposed to improve this quality; the main goals were to increase strength, increase wire drawing ability and improve the homogeneity of the steel microstructure.
In practice, these problems could be considered to have been solved for a long time by applying the so-called "patenting" treatment to the wire rod.
This patenting operation, generally carried out in wire drawing, is however expensive especially when it involves low tonnages of wires, which explains the interest of carrying out this operation at the outlet of the rolling mill itself, especially when This is wire rod having a diameter equal to the minimum achievable at the rolling mill, i.e. between 5 mm and
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actually two patentings, one at the delivery diameter (or "prepatentage"), the other before final dimensions.
To eliminate this drawback of the cost of the patenting operation, various controlled cooling methods have already been proposed, for example the spraying of a liquid coolant or the blowing of a gaseous agent onto the wire generally arranged in loose turns. The most interesting methods of this type currently known, and moreover generally reserved for wire rod made of hard steel, that is to say of steel whose carbon content is between 0.4% and 0.85% , however, allow only the prepatentage indicated above to be deleted;
these processes reduce the thickness of the scale layer formed on the wire without however eliminating the pickling in the wire drawing; finally, if they ensure an acceptable homogeneity along the wire, this is even lower
<EMI ID = 3.1> Alongside these processes, several of which operate at the stage
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allowed to obtain satisfactory results with regard to the structure of the product. To its liabilities, this technique of. However, fluidized wire has various drawbacks, among which can be cited the high cost of installation costs and maintenance costs due to the circulation of relatively abrasive materials, as well as the complexity of the technology. Moreover, the temperature homogeneity in the fluidized bed constitutes a problem which is difficult to solve; however, this homogenization is capital, because it conditions the desired homogeneity of the properties of the wire.
This explains why the research was continued and, in
In this field, the applicant has recommended an original process to which we will return later (Belgian patent n [deg.] 737,682 of August 19, 1969).
Along with the efforts made to eliminate the costly patenting operation, much research was carried out to increase the mechanical properties of long rolled products (bars
and wire) also by treatment right out of the hot rolling mill.
It was in fact known that, in order to improve the properties and in particular the ductility of a steel, its carbon and manganese content must be reduced, which, at the same time, causes a reduction in its resistance to heat.
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a suitable cooling treatment, preferably applied directly as it exits the rolling mill train, which makes it possible to a certain extent to raise the breaking load of the product.
However, when the cooling of these laminates (in particular of the wire) is effected by convection or radiation, the law of cooling of the rolled product depends almost only on the diameter of the product, which has the consequence that, for a product of determined diameter, it is necessary, in order to modify its elastic limit or its breaking load, to use other processes to supplement the action of pure and simple cooling.
In this perspective, the applicant has claimed elsewhere (patent
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interesting way the mechanical properties of the steel, without the carbon and manganese contents increasing unacceptably.
In this process, as soon as it leaves the finishing stand of a rolling mill, the rolled product is subjected to surface quenching by means of an appropriate cooling fluid; the conditions of said cooling are adjusted so that, on leaving the cooling zone by the fluid, the core of the laminate is still at a temperature which is still sufficient for it to be possible, thanks to it and subsequently, of a on the one hand, to temper the hardened surface layer and, on the other hand, to ensure the transformation
ferrite and carbide austenite in the core / part of the rolled product.
Depending on the conditions of implementation of this process, the surface layer due to the quenching consists of martensite and / or bainite.
From a practical point of view, the desired cooling of the laminate is obtained by choosing the cooling devices and by suitably adjusting the length and the arrangement of these devices, for example cooling ramps, through which the product from the rolling mill passes.
Applied as it is to the wire rod, this quenching and self-tempering treatment process therefore makes it possible to improve the quality of the product and in particular its breaking load; however, it has been observed that, as regards the drawability and the homogeneity of structure, the process in question does not make it possible to achieve the results obtained by patenting and which are furthermore sought, as is the case. recalled above.
To obtain at least all the satisfactory results
provided by the hardening methods on the one hand and patenting on the other hand, the applicant has imagined implementing, in combination with his self-tempering surface hardening method, another method of treating the wire rod, which he claimed earlier in the patent
<EMI ID = 7.1> In this processing mode, the wire rod is subjected, as soon as it leaves the rolling mill, to sudden cooling to a temperature between 500 [deg.] C and 850 [deg.] C, wound up and introduced in an aqueous bath brought to its boiling point, otherwise to a temperature close to it; preferably, the bath contains, in suspension and / or in solution, materials such as salts (calcium chloride or sodium silicate or sodium tetraborate, for example) or surface-active substances.
This hot aqueous bath treatment process can be implemented both by keeping the turns in loose form, for example spread out on a conveyor circulating in a tank, as well as by forming compact coils, for example by tightening the turns at the same time. bottom of a tank.
The treatment of the wire rod by sudden cooling and immersion in such baths makes it possible to obtain excellent results thanks to the homogeneous nature of the application of the cooling agent contained in the tank and to the intrinsic qualities of this agent; it is possible, by judiciously choosing the nature, the composition and the temperature of the bath, to determine the optimum conditions for controlling the cooling of the yarn in order to give this yarn the desired quality.
Based on the process of immersion in a hot aqueous bath which has just been recalled, the present invention relates to an improved implementation of the process for treating wire rod, by surface quenching and self-tempering, making it possible to further improve the quality of the yarn thus produced.
The process for the treatment of wire rod, object of the present invention, is essentially characterized in that, as soon as it leaves the rolling mill, the wire rod is subjected to a sudden cooling phase, consisting in subjecting the wire to a martensitic surface quenching and / or bainitic, by means of an appropriate cooling fluid, in that the conditions of said sudden cooling are adjusted so that, at the outlet
of the quenching zone, the core of the wire is still at a temperature such that it is possible, on the one hand, to temper the marten layer.
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the wire is then subjected to a calm cooling phase ensuring self-tempering of the wire, in that the wire rod is then introduced into a tank containing an aqueous bath brought to a temperature close to its temperature of boiling, and preferably equal thereto, bath preferably holding in solution and / or in suspension materials such as salts or surface-active substances, and in that the conditions of immersion and stay of the wire in the bath to ensure the allotropic transformation of the steel.
According to an advantageous implementation of the invention,
surface hardening of the wire rod using an installation with a high heat transfer coefficient; in particular, it is thus possible to use a series of quenching devices or "guns" placed at a very short distance.
one after the other and in which the thread to be treated runs. The fluid
of cooling used is advantageously water.
According to a preferred embodiment of the process according to the invention,
the self-tempering phase of the hardened wire is carried out which precedes the immersion of the
yarn in the bath by making said yarn stay on a conveyor, lying in a so-called "income" chamber of appropriate temperature.
According to the invention, the operating conditions of the self-tempering phase of the wire are advantageously controlled by adjusting the circulation speed of the conveyor and / or the length of the possible tempering chamber and / or.
or the temperature and / or the heating gradient in said enclosure.
The duration of the wire tempering phase is determined in particular as a function of the composition of the steel, the operating conditions of the surface hardening and the targeted mechanical properties; according to the invention,
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According to the invention, the phase of the process consisting in treating the wire in turns by immersion in a hot aqueous bath, and preferably at boiling point, can be carried out in any manner whatsoever, with the wire
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suspended on a conveyor.
CLAIMS
1. Process for the treatment of wire rod, characterized in
that, as soon as it leaves the rolling mill, the wire rod is subjected to a sudden cooling phase consisting in subjecting the wire to a martensitic and / or bainitic surface quenching by means of an appropriate cooling fluid, in that it is regulates the conditions of said sudden cooling so that, at the exit of the quenching zone, the core of the wire is still at a temperature such that it is possible, on the one hand, to temper the martensitic layer and / or bainitic and on the other hand to ensure the transformation of austenite into ferrite and carbides in the central part of the wire, in that the wire is then subjected to a phase
calm cooling ensuring self-tempering of the wire, in that the wire rod is then introduced into an aqueous bath brought to a temperature close to its boiling point, and in that the conditions of immersion and residence of the wire in the bath to ensure the allotropic transformation of the steel.