BE825565A - Procede et dispositif de patentage de fils d'acier. - Google Patents

Description

  "Procédé et dispositif de patentage de fils d'acier".

  
La présente invention est relative à un procédé

  
de patentage de fils d'acier comprenant le chauffage des fils

  
jusque dans la zone de formation d'austénite suivi d'un refroidissement rapide jusque dans la zone de formation perlitique désirée,suivi d'un maintien à température sensiblement constante, nécessaire pour assurer la décomposition complète

  
de l'austénite, cette opération globale étant appelée ci-après "trempe isotherme".

  
L'opération de patentage des fils d'acier consiste à soumettre ces fils à un traitement thermique avant <EMI ID=1.1>  

  
le tréfilage pour assurer à ces derniers une bonne tréfilabilité et, après ce tréfilage, des propriétés mécaniques améliorées telles que : résistance à la rupture, et à l'allongement, augmentation du nombre de torsions et de flexion avant la rupture etc.

  
Ce patentage consiste à porter le fil à une

  
 <EMI ID=2.1> 

  
gramme Fe-C), par exemple 960[deg.]C et à l'y maintenir pendant un  temps tel que l'on obtienne une austénitisation parfaite, puis

  
à le plonger immédiatement dans-un bain fluide de trempe isotherme et à l'y maintenir suffisamment longtemps pour que la transformation de structure par formation perlitique au dépend

  
de l'austénite se fasse complètement. Ce fil est ensuite refroidi, de préférence à l'abri de l'air pour éviter son oxydation.

  
La température du bain de trempe isotherme dépend de la nature de-l'acier et de la structure qu'on désire obtenir; elle est généralement de l'ordre de 560[deg.]C pour l'acier ordinaire.

  
L'opération de patentage peut s'effectuer suivant deux modes de réalisation différents :

  
1[deg.]- Le patentage en ligne :

  
Les fils sont multiples et forment une nappe qui passe successivement dans le four d'austénitisation et dans le

  
four de trempe isotherme. Cette trempe-peut avoir lieu à l'air, dans un bain de plomb ou dans un bain de sel.

  
2[deg.]- Le patentage en couronnes ou en bottes :

  
Dans un tel procédé les fils restent en couronnes telles qu'elles viennent du laminoir à fil machine et sont transportées du four d'austénitisation, qui est du type à chambre, dans une cuve à sel. 

  
Les dispositifs de patentage en ligne connus jusqu'à présent sont de deux types différents.

  
Dans un premier type les fils sortant du four d'austénitisation sont infléchis vers le bas pour les faire plonger dans un bain de trempe qui est de préférence formé de plomb liquide. Ensuite pour sortir de ce bain, les fils subissent une nouvelle flexion. Le fait de devoir fléchir les fils pour les plonger dans et sortir du bain de trempe limite l'application

  
de ce type de procédé au patentage de fils de diamètre égal ou maximum à 15 mm.

  
Le deuxième type de procédé de patentage en ligne permet de remédier à cet inconvénient et applique la technique dite à la cataracte avec débordement d'un bain placé au-dessus d'une cuve de réception. Dans ce procédé, les fils sortant du four ne sont pas déviés mais passent directemept dans le courant du fluide de trempe vertical provoqué par ce débordement.

  
Ce type de procédé présente cependant l'inconvénient que le liquide de refroidissement formé par du plomb liquide ou des sels vient en contact avec l'atmosphère et s'oxyde pour devenir rapidement inapte à refroidir les fils.

  
De plus, dans le cas du plomb, ce dernier s'évapore, ce qui présente un risque de saturnisme.

  
Un autre inconvénient encore est que du plomb peut être entraîné par les fils, ce qui empêche leur décapage correct.

  
Le patentage en couronnes ou en bottes présente également de très importants inconvénients et donne des fils

  
de qualité médiocre et irrégulière.

  
En effet, il est pratiquement impossible d'obtenir, dans une atmosphère  <EMI ID=3.1> 

  
metures de la porte du four pour l'introduction des bottes provoquant une oxydation et décarburation des fils en surface.

  
Comme inévitablement des spires de fils enroulés se touchent et touchent également le support de charge,

  
le cycle d'échauffement de ces points de contact des fils n'est pas identique à celui des surfaces libres des fils, d'où des variations de structure métallographique non négligeables. 

  
Les bottes de fils, après leur traitement dans le four d'austénisation, doivent être transportées vers

  
 <EMI ID=4.1> 

  
fils peuvent s'oxyder, ce qui nécessite ultérieurement un dé-  capage coûteux provoquant une perte de métal et une altéra- 

  
tion de la surface des fils. 

  
Les mêmes inconvénients dus au contact des 

  
spires entre elles et avec les supports des fils se reproduisent  au cours de la trempe isotherme, créant une nouvelle hétérogé-  neité de structure métallographique dans les fils. 

  
Un des buts essentiels de la présente invention  consiste à remédier aux inconvénients de ces procédés de patenta+ ge connus en proposant un nouveau procédé de patentage en ligne qui permet d'assurer un traitement thermique uniforme et d'appliquer le patentage à des fils de n'importe quel diamètre. ;

  
A cet effet, suivant l'invention, le refroidis-  sèment et le maintien à température sensiblement constante appe- ' lé "trempe isotherme", a lieu en trois phases successives,une première phase au cours de laquelle la couche périphérique des fils refroidit rapidement jusqu'à une température qui soit telle que, dans une deuxième phase, par réchauffement de cette couche, grace à la chaleur accumulée au coeur du fil, ce dernier atteigne une température uniforme dans sensiblement toute sa section avant que ne commence la transformation de l'austénite en ferrite et  cémentite par le passage au travers les courbes TTT de l'acier des fils, constituant la troisième phase. 

  
Avantageusement, on réalise la transformation de l'austénite en ferrite et cémentite dans des conditions sensiblement isothermiques.

  
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, on réalise le refroidissement susdit du fil dans un courant turbulent de liquide se déplaçant d'une manière hélicoïdale autour du fil.

  
L'invention concerne encore une installation

  
de patentage de fils d'acier, qui peut en particulier être utilisée pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.

  
Cette installation comprend un four pour le chauffage des fils à une température située dans la zone de formation de l'austénite et un dispositif de trempe isotherme des

  
fils ainsi chauffés jusque dans la zone de formation de perlite. Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il présente au moins un espace tubulaire dans lequel au moins un fil peut se déplacer sensiblement parallèlement à l'axe de cet espace tubulaire, des moyens étant prévus pour créer dans cet espace un courant de liquide de. refroidissement en contact avec ce fil.

  
Avantageusement.,l'espace tubulaire est alimenté à une ce ses extrémités par du liquide de refroidissement au moyen d'une pompe de circulation branchée entre cet espace et un réservoir de liquide de refroidissement, l'autre extrémité étant agencée de manière à permettre de retourner le liquide introduit

  
dans ledit espace vers le réservoir susdit, des moyens étant prévus pour le refroidissement du liquide contenu dans ce dernier.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation particulière de l'invention avec référence aux dessins annexés.

  
La figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe longitudinale d'une forme de réalisation particulière d'une installation de patentage suivant l'invention. La figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue partielle en perspective et à plus grande échelle d'un détail important de l'installation montrée à la figure 1. La figure 5 concerne un graphique montrant entre autres l'évolution de la température,en fonction du temps, de fils d'acier soumis à la trempe isotherme suivant l'invention.

Dans les différentes figures les mêmes chif- 

  
Le procédé de patentage de fils d'acier, suivant l'invention, comprend le chauffage des fils jusque dans la zone de formation d'austénite suivi d'un refroidissement et d'un maintien à température sensiblement constante

  
appelé "trempe isotherme", dans la zone de formation perlitique qui a lieu en trois phases successives, une première phase

  
au cours de laquelle la couche périphérique des fils est refroidie rapidement jusqu'à une température qui soit telle. que, dans une deuxième phase, par réchauffage de cette couche, grâce à

  
la chaleur accumulée au coeur du fil, ce dernier atteigne une  température uniforme dans sensiblement toute sa section avant

  
que ne commence la transformation de l'austénite en ferrite et cémentite qui constitue la troisième phase.

  
La transformation de l'austénite en ferrite

  
et cémentite est réalisée dans des conditions sensiblement isothermiques.

  
La vitesse de refroidissement dans la première phase de la trempe isotherme est déterminée par les courbes

  
de décomposition isotherme TTT de l'acier dont sont constitués

  
les fils à traiter. Ceci sera illustré par l'exemple concret

  
donné ci-après.

  
Pour obtenir ce refroidissement rapide,on fait usage d'un courant turbulent de liquide qui se déplace d'une manière hélicoïdale autour du fil de manière à obtenir un échange de calories très efficace entre le fil et le liquide.

  
Avantageusement, le fil se déplaçant suivant une direction rectiligne au cours du refroidissement susdit, on réalise la première phase dans un courant de liquide de sens opposé au sens de déplacement du fil, le réchauffement susdit

  
dans la deuxième phase ayant lieu dans une atmosphère de

  
gaz réducteur ou neutre vis à vis de l'acier du fil et

  
du liquide de refroidissement suivant les propriétés qu'on

  
désire conférer au fil.

  
La deuxième

  
phase susdite est suivie d'un traitement isothermique. Ce traitement isothermique a lieu dans un courant de liquide qui se déplace dans le même sens que celui du fil et permet de réaliser la transformation de l'austénite en ferrite et cémentite.

  
Le plomb liquide convient particulièrement pour réaliser le refroidissement rapide susdit et le traitement isothermique. 

  
Ce traitement thermique est alors suivi d'un traitement de maintien de la température du fil qui est réglée d'une manière telle qu'il n'y a plus de dégagement de chaleur

  
dans le fil au cours de ce traitement de maintien.

  
Enfin, ce traitement de maintien peut être succédé refroidissement du fil abaissant la température de ce dernier,à l'abri de l'air, jusqu'en dessous de sa température d'oxydation, de sorte qu'il peut être stocké sans aucun danger de détérioration.

  
Ce procédé est particulièrement applicable 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
fils ne varie qu'entre des limites relativement étroites de sorte qu'il a été possible de déterminer avec une certaine précision les conditions du patentage de ces fils.

  
Suivant l'invention,on refroidit la couche périphérique de ces fils sur une profondeur correspondant à environ le quart de la section totale des fils et ceci à une température comprise entre 300 et 4500C,dans un temps de tout au plus

  
2 secondes. Ensuite, par réchauffement de cette couche au moyen de la chaleur accumulée au coeur du fil, on amène la section totale du fil à une température sensiblement homogène qui est de l'ordre de 500 à 550[deg.]C et ceci à environ 2 à 4 secondes. Cette température est alors maintenue pendant environ 15 à 20 secondes puis le fil est refroidi jusqu'en dessous de sa température d'oxydation.

  
Le procédé de patentage suivant l'invention

  
est illustré d'une façon concrète par l'exemple donné ci-après :
Exemple.

  
Un fil d'acier de 20 mm de diamètre et ayant

  
la composition suivante :

  
C: 0,81%; Mn: 0,57%; P: 0,012%; Ni: 0,09%; Sn: 0,003%; Si: 0,28%; S: 0,023%; Cr: 0,05%; Cu: 0,06%

  
est soumis au patentage, et en particulier à la trempe isotherme suivant l'invention.

  
Le graphique des courbes de décomposition isotherme TTT a et b de l'acier, montré à la figure 5 est complété par une courbe c représentant la variation de la température de la surface extérieure du fil en fonction du temps au cours de.ladite trempe isotherme. 

  
Ce fil est chauffé à 1050[deg.]C pendant 90 sec., de manière à former de l'austénite.

  
Ensuite, le fil ainsi traité est refroidi par un courant turbulent de plomb ou d'un alliage de plomb liquide,ayant une température de l'ordre de 250[deg.]C&#65533;qui s'écoule dans le sens opposé à celui du déplacement du fil.

  
La durée de ce refroidissement, est d'environ 1 seconde. Le fil subit un refroidissement superficiel brusque jusqu'à environ 330[deg.]C. Ceci constitue donc la première phase de la trempe isotherme et est indiqué sur le graphique par le

  
 <EMI ID=6.1> 

  
Au cours de la deuxième phase, le fil ne subit plus de refroidissement extérieur forcé, de sorte qu'une partie de la chaleur accumulée au noyau du fil se propage vers la surface refroidie de ce dernier. Ceci a comme conséquence une certaine homogénéisation, dans toute la section du fil,

  
de la température..

  
Le segment L2 montre, dans la figure 5, la variation de. la température de la surface du fil au cours de cette deuxième phase. La température du fil est alors amenée, pour le traitement théoriquement isothermique, jusqu'à 530[deg.]

  
à 540[deg.]C, comme indiqué par le segment L3 sur la courbe c. Cette température doit être celle qui correspond à une forte surfusion pour la transformation de l'austénite en ferrite et cémentite puisque ceci permet d'obtenir une structure métallographique très fine.

  
 <EMI ID=7.1> 

  
c correspondant à cette phase, appelée phase de maintien de la température. 

  
Ensuite, on refroidit le fil jusqu'en dessous de sa température d'oxydation. Cette dernière phase est visualisée par la partie

  
 <EMI ID=8.1> 

  
Les figures 1 à 4 concernent une forme de réalisation particulière de l'installation de patentage suivant l'invention permettant la mise en oeuvre du procédé décrit cidesaus.

  
Il s'agit d'une installation de patentage rectiligne qui comprend essentiellement un ou deux dérouleursdresseurs de fils, destinés à faire avancer le ou les fils dans un plan sensiblement horizontal suivant une direction bien déterminée, un décalamineur pour les fils, un four d'austénisation, un four de trempe isotherme, un four de maintien de température, un refroidisseur, une installation de traitement de surface,

  
un séchoir et un ou deux enrouleurs à la fin de l'installation pour le stockage des fils traités.

  
Les dérouleurs-dresseurs, le refroidisseur, l'installation de traitement de surface, le séchoir et les enrouleurs n'ont pas été représentés aux figures étant donné que ces dispositifs ne font pas l'objet de la présente invention

  
et peuvent être par exemple d'un type classique.

  
Par contre, le four d'austénitisation et le four de trempe isotherme ont été représentés aux figures 1 à 3.

  
Le four d'austénisation 1 est destiné à porter le ou les fils à une température au-dessus du point de trans-

  
 <EMI ID=9.1> 

  
temps tel que l'on obtient une austénitisation parfaite. 

  
Le four montré aux figures est conçu pour traiter deux fils simultanément, ce qui, pour un tonnage horaire donné, divise la vitesse de passage du fil dans le four par

  
deux.

  
Ce four 1 comprend une chambre de chauffage tubulaire 2 d'axe sensiblement horizontal et des brûleurs à combustion interne 3 aboutissant à cette chambre. Ces brûleurs sont orientés d'une manière telle qu'un courant sensiblement hélicoïdal de gaz de combustion est provoqué autour des fils 4

  
se déplaçant sensiblement parallèlement à l'axe de cette chambre.

  
Dans la forme de réalisation montrée aux figures 1 et 2, les brûleurs sont montés au-dessus de la chambre de chauffage <2> suivant des axes verticaux et débouchent dans la paroi supérieure de cette chambre.

  
La paroi de la chambre de chauffage 2 opposée

  
à celle où débouchent les brûleurs 3 qui est, dans le présent cas le fond 5 de la chambre, présente une allure courbée en forme

  
de déflecteur pour les gaz de combustion injectés dans cette chambre, de manière à provoquer autour des fils 4 le courant hélicoïdal susdit montré par les.flèches 6 dans la figure 2. Comme montré à cette figure, le fond 5 de la chambre de chauffage présente la forme de deux demi-cylindres juxtaposés, chacun des fils passant par l'axe d'un de ces demi-cylindres. Les brûleurs 3 débouchent au-dessus de l'endroit de ce fond 5 où les deux demicylindres se rejoignent de manière à ce que les gaz de combustion soient défléchis.

  
Les fils 4 sont maintenus sensiblement dans l'axe des demi-cylindres respectifs de la chambre de chauffage 2 au moyen de supports 7 judicieusement espacés. Chacun de ces supports présente une surface de guidage creuse d'allure semiconique dont l'axe coïncide avec celui des demi-cylindres susdits et dont la base est dirigée vers l'entrée du four. Chacun des

  
fils 4 s'appuie dans lesdits supports au sommet de leur surface d'allure semi-conique. Ainsi,si sous l'influence de la chaleur régnant dans le four un fil poussé dans ce dernier par l'intermé-i diaire des dérouleurs-dresseurs susdits subit une flexion vers

  
le bas, au moment où l'extrémité avant de ce fil rencontre le premier support 7, le fil sera redressé et orienté suivant l'axe de la surface semi-cylindrique de la partie du -fond considéré

  
de la chambre de chauffage . De la même façon, si entre deux supports consécutifs cette flexion se répète, le redressement

  
a lieu par le support suivant.

  
Grâce à la forme de la chambre de combustion 2 et à la disposition des brûleurs 3, un échauffement ultra-rapide des fils introduits dans le four a lieu.

  
De plus, grâce à l'utilisation de brûleurs à combustion interne, il n'y a pas de contactées fils avec des

  
gaz en combustion, combustion qui donnerait lieu à des réactions chimiques avec le fil en endommageant ce dernier.

  
Il est possible de régler l'alimentation des brûleurs de manière à ce que ces derniers émettent des gaz légèrement réducteurs pour éviter l'oxydation des fils.

  
Avantageusement, afin d'assurer la combustion complète de l'oxygène du mélange air-gaz combustible, ce mélange

  
 <EMI ID=10.1> 

  
en amont des brûleurs un rapport air-gaz constant, quels que soient le débit et les pertes de charge dans le collecteur entre le mélangeur et les brûleurs. 

  
Etant donné que le mélangeur susdit peut être de type connu,

  
il n'a pas été représenté aux figures malgré le fait qu'il constitue un élément essentiel du -four d'austénitisation suivant l'invention.

  
En effet, cette propriété du mélangeur permet de réchauffer le mélange air-gaz de combustion au moyen des gaz brûlés sortant du four sans qu'il y ait de variation du  rapport air-gaz de combustion par suite des variations des pertes de charge dans le collecteur de mélange, dues à des variations ce la température de réchauffage dudit mélange. Ce réchauffage augmente la température des gaz émis par les brûleurs, et par là, le potentiel de chauffage desdits gaz.

  
Comme la quantité de chaleur transmise aux fils par unité de temps est très fortement augmentée, on obtient ainsi l'austénitisation des fils au moyen d'un four de dimensions très réduites.

  
Comme déjà signalé ci-dessus, la forme même des parois de la chambre de combustion 2 fait que les gaz chauffants y circulant suivant une spirale à pas très court dû à

  
la pression qui règne dans la chambre,provoquant donc un passage répété de la même molécule de gaz un grand nombre de fois au contact du fil.

  
La quantité de chaleur transmise par un gaz, par unité de temps et par unité de surface dépend de la vitesse du gaz en contact avec cette surface suivant la formule :

  
0,78 

  
ab = 6,5 ,w

  
dans laquelle ab = quantité de chaleur transmise/unité de surface/unité de temps.

  
w = la vitesse des gaz chauffants.

  
! i   <EMI ID=11.1> 

  
Ainsi,on constate que ab est fonction de w

  
et qu'une augmentation de la vitesse des gaz permet de réduire très fortement le temps de chauffe et par conséquent la longueur du four.

  
Suivant l'invention, la chambre 2 peut être divisée en deux zones de chauffage : une première zone de pré-  chauffage dans laquelle on pourra pousser la température au-dessus de la température finale désirée pour le fil et une seconde zone dite de "soaking" dans laquelle le fil atteint sa température d'austénitisation et reste à cette température le temps voulu pour une mise en solution austénitique complète.

  
Enfin, la sortie de la chambre 2 présente autour du fil 4 une presse-étoupe 8 en fibres céramiques qui résistent à une température d'emploi et qui évite le passage des gaz chauffants vers le four ou dispositif de trempe isotherme 9

  
monté en aval du four d'austénitisation 1.

  
Ce dispositif de trempe isotherme présente un nombre d'espaces tubulaires séparés qui est égal au nombre de fils passant par la chambre 2 du four d'austénitisation 1.

  
Par conséquent, dans le présent cas, ces espaces tubulaires sont au nombre de deux , et sont juxtaposés, un fil sortant de la chambre 2 du four d'austénitisation 1 se déplaçant suivant l'axe de chacun de ces espaces. Des moyens sont prévus pour créer dans ces espaces un courant de liquide

  
de refroidissement qui entre en contact intime avec les fils.

  
Chacun des espaces est divisé en quatre parties successives 10, 11, 12 et 13 qui sont traversés l'un après l'autre par les fils sortant de la chambre de chauffage

  
2 du four 1.

  
La première partie de l'espace tubulaire 10 est alimentée à son extrémité arrière par du liquide de refroidissement 14 au moyen d'une pompe 15 plongée dans un réservoir
16 contenant ledit liquide de refroidissement 14. Cette pompe
15 refoule du liquide du réservoir 16 dans un bac d'accumulation
17 par un tuyau 18 vers l'extrémité en cause.Le liquide est introduit dans l'espace 10 se déplace en sens contraire au sens de déplacement du fil indiqué par la flèche 19 et est retourné au réservoir 16 par l'intermédiaire d'un tuyau 20 raccordé à l'espace 10 à proximité de l'entrée de ce dernier. Le réservoir
16 est fermé par un couvercle flottant 21 dont les bords sont recourbés dans une gouttière 22 s'étendent tout autour du couvercle et contenant un liquide assurant l'étanchéité du couvercle

  
21. Ce couvercle est avantageusement refroidi par de l'eau pro-

  
 <EMI ID=12.1> 

  
ainsi retirer des calories du liquide de refroidissement contenu dans le réservoir 16.

  
Des moyens sont prévus à l'intérieur de l'espace tubulaire 10 pour provoquer dans ce dernier un courant turbulent du liquide de refroidissement en contact avec le fil 4. D'une façon générale ces moyens peuvent comprendre des nervures et/ou rainures en forme de spires prévues à la face intérieure de l'espace tubulaire 10.

  
Dans la forme de réalisation montrée à la figure 1 et plus en détail à la figure 4, les moyens susdits sont constitués par des nervures obtenues par une barre torsadée 23 enroulée d'une manière hélicoïdale contre la face intérieure de l'espace tubulaire 10.

  
Cet espace tubulaire est prolongé par un deuxième espace 11, formant une chambre dans laquelle les fils

  
4 sortant de l'espace 10 peuvent se déplacer et dans laquelle des moyens sont prévus pour maintenir une atmosphère de gaz non oxydant vis-à-vis de l'acier,dont sont constitués les fils et

  
du liquide de refroidissement 14.

  
Cette chambre 11 communique par son fond, par l'intermédiaire d'une conduite d'évacuation 24,avec' le réservoir
16 pour permettre de ramener le liquide de refroidissement qui s'infiltre dans cette chambre 11, à partir de l'espace 10, par l'extrémité de sortie pour le fil.

  
La chambre 11 est entièrement étanche vis-àvis de l'atmosphère extérieure, de sorte que l'atmosphère dans cette chambre peut être réglée très facilement.

  
La chambre 11 constitue un raccordement entre l'espace 10 et l'espace 12 dans laquelle circule également du liquide de refroidissement dont le but est cependant de maintenir dans cet espace 12 des conditions sensiblement isothermiques.

  
Ces moyens comprennent le circuit de liquide

  
de refroidissement permettant de créer dans l'espace 12 un cou-

  
 <EMI ID=13.1> 

  
fil 4. Ce circuit comprend, comme pour l'espace 10, une pompe
25 plongée dans un réservoir 26 contenant le liquide 14, un bac d'accumulation raccordé à l'extrémité d'Entrée de l'espace 12 par un tuyau 28-et un tuyau de retour 29 prévu à proximité de l'extrémité de sortie de l'espace 12 permettant de ramener le liquide dans le réservoir 26. Ainsi, le liquide 14 est refoulé

  
à partir du réservoir 26 dans le bac d'accumulation 27 et de là, par l'intermédiaire du tuyau 28, à l'entrée de l'espace tubulaire 12,. ce liquide se déplaçant alors dans le même sens que

  
le fil pour sortir par le tuyau 29.

  
Eventuellement, un dispositif de chauffage d'appoint, non représenté, est prévu sur le circuit de liquide pour l'espace tubulaire 12 afin de maintenir dans ce dernier des conditions isothermiques. Il peut par exemple s'agir d'un chauffage' électrique réglé par thermostat.

  
L'espace tubulaire 13 dans lequel entre le

  
fil directement après sa sortie de l'espace 12 forme la section

  
de maintien dans laquelle règne une température sensiblement constante.

  
Enfin, cet espace 13 est éventuellement suivi

  
de moyens classiques, non représentés,- pour ramener la température des fils.en dessous de leur température d'oxydation.

  
Comme déjà signalé ci-dessus, on utilise avantageusement du plomb en fusion comme liquide de refroidissement.

  
La température du circuit de plomb alimentant l'espace tubulaire
10 est maintenue suffisamment basse pour que la périphérie du fil passant dans cet espace atteigne, avant qu'il pénètre dans

  
la chambre 11, une température telle que, par réchauffage de cette périphérie, grace à la chaleur accumulée au coeur du fil, ce dernier atteigne une température uniforme dans sa section avant que

  
ne commence la transformation isotherme de l'austénite en ferrite plus cémentite. La température du bain de plomb contenu dans le réservoir 16 est donc également fonction du diamètre des fils traités.

  
L'évolution de la température dans le fil passant dans l'espace 10. correspond sensiblement à celle indiquée

  
 <EMI ID=14.1>  

  
L'évolution de la température dans la chambre

  
 <EMI ID=15.1> 

  
Dans l'espace tubulaire 12, une isothermie est maintenue sur toute la longueur de celui-ci de manière à obtenir dans le fil passant dans cet espace une variation de température corresponda nt à celle indiquée par le segment L- sur la courbe

  
c de la figure 5.

  
Dans l'espace 13 il n'y a plus de dégagement de chaleur dans le fil. Ainsi, cet espace peut avantageusement être déterminé par un simple tube-moufle métallique dans lequel règne une température constante grace, par exemple, à un enroulement chauffant électrique avec un manteau calorifuge couvrant l'ensemble. Le maintien constant de la température étant alors obtenu par rhéostat monté en série avec l'élément chauffant est commandé

  
par thermostat en contact sur le tube-moufle. Ces moyens de réglage de la température peuvent être considérés comme classi-

  
 <EMI ID=16.1> 

  
de la figure 5 indique la portion de la courbe c qui donne l'évolution de la température dans le fil traversant l'espace 13.

  
 <EMI ID=17.1> 

  
température du fil comme montré par la portion de la courbe 6 délimitée par le segment L5 de la figure 5. Le refroidissement dans ce tube est par exemple obtenu par de l'eau circulant en sens opposé au fil dans une double paroi du tube.

  
 <EMI ID=18.1> 

  
espaces susdits sont séparés l'un de l'autre par des joints 30 s'étendant aux entrées et sorties de ces espaces afin de pouvoir contrôler rigoureusement les conditions de traitement dans chacun de ces espaces'. 

  
Les avantages de l'utilisation d'espaces tubulaires fermés dans lesquels passe le liquide de refroidissement

  
 <EMI ID=19.1> 

  
sont entre autres les suivants :
- pour un même débit de plomb, la vitesse de ce dernier au contact du fil est beaucoup plus grande, grâce au diamètre réduit i de l'espace tubulaire, que si le fil passait dans une nappe de plomb, d'où une meilleure transmission de la chaleur,-
- l'espace 10 contenant l'hélice métallique susdite 23 en forme voulue provoque l'avance du plomb en un mouvement giratoire assurant le renouvellement continu de la couche de plomb en contact avec le fil et son brassage dans le restant de la veine de plomb circulant autour du fil&#65533;

  
- le plomb remplissant complètement les espaces tubulaires 10 et 12 est soustrait à tout contact avec une atmosphère quelconque et ne peut donc s'altérer.
- l'écoulement du plomb à contre courant dans l'espace tubulaire
10 et dans le même sens dans l'espace 12 assure au fil le cycle thermique voulu d'une façon très rigoureuse;
- les différents espaces tubulaires permettent le renfilage aisé des fils par simple poussée exercée par le dispositif dérouleurdresseur placé avant le décalamineur; l'espace tubulaire 10 est à entrée conique et est relié à l'espace tubulaire 12 par un tube de raccord 31 délimitant la chambre 11, cette dernière empêchant donc tout passage exagéré de plomb de l'espace 10 vers l'espace 12.

  
Une'atmosphère protectrice règne au-dessus des niveaux de plomb dans les réservoirs 16 et 26, autour des zones de déversement du plomb dans ces réservoirs et dans l'espace tubulaire

Claims (1)

13. Cette atmosphère peut être obtenue sans grands frais en

prélevant une partie des gaz brûlés sortant du four d'austénitisation 1. On condense la vapeur d'eau en faisant passer ces

gaz dans un serpentin refroidi par de l'eau et l'on achève le

séchage par passage de ces gaz sur des tours de silicagel suivant une technique classique. La circulation du gaz protecteur

et la mise en pression de la partie trempe isotherme est obtenue

au moyen d'un petit motoventilateur étanche.

Il est bien entendu que l'invention n'est pas

limitée à la forme de réalisation décrite et que bien des variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre du présent

brevet.

REVENDICATIONS.

1.- Procédé de patentage de fils d'acier comprenant le chauffage des fils jusque dans la zone de formation d'austénite suivi d'un refroidissement rapide jusque dans la zone

de formation perlitique désirée suivi d'un maintien à température sensiblement constante, ce procédé étant caractérisé en ce que

le refroidissement susdit et le maintien à température sensiblement constante a lieu en trois phases successives, une première

phase au cours de laquelle la couche périphérique des fils est refroidie rapidement jusqu'à une température qui soit telle que,

dans une deuxième phase, par réchauffement de cette couche, grâce

à la chaleur accumulée au coeur du fil, ce dernier atteigne une température uniforme dans sensiblement toute sa section avant que

ne commence la transformation de l'austénite en ferrite et cémentite par le passage au travers les courbes TTT de l'acier des fils, constituant la troisième phase. <EMI ID=20.1>

térisé en ce qu'on réalise la transformation de l'austénite en ferrite et cémentite dans des conditions sensiblement isothermiques.

3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on réalise le refroidissement du fil dans la première phase susdite dans un courant turbulent de liquide se déplaçant d'une manière hélicoïdale autour du fil.

4.- Procédé suivant la revendication précédente, caracté- risé en ce que, le fil se déplaçant suivant une direction rectiligne au cours du refroidissement susdit, on réalise la première phase susdite dans un courant de liquide de sens opposé au sens de déplacement du fil, le réchauffement susdit dans la deuxième phase ayant

<EMI ID=21.1>

à-vis de l'acier du fil et du liquide de refroidissement.

5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fait suivre la deuxième phase susdite par un traitement iso- ;

thermique dans un courant de liquide de même sens que celui du dé-

<EMI ID=22.1>

en ferrite et cémentite.

6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on réalise le refroidissement du fil dans un courant turbulent de plomb liquide.

7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour les fils d'acier destinés

à la fabrication de béton armé, on refroidit la couche périphérique

de ces derniers sur une profondeur correspondant à environ le quart

de la section totale des fils, à une température comprise entre

300 et 450[deg.]C dans un temps de tout au plus 2 secondes et ensuite,

par réchauffement de cette couche au moyen de la chaleur accumulée

i au coeur du fil, on amène la section totale du fil à une températu- re sensiblement homogène de l'ordre de 500 à 550[deg.]C en 2 à 4 secondes, cette température étant alors maintenue pendant environ 15 à 20 secondes. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications

5 à 7, caractérisé en ce que le traitement isothermique est suivi d'un traitement de maintien de la température du fil,

9.- Procédé suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le traitement de maintien susdit est suivi d'un refroidissement du fil abaissant la température de ce dernier jusqu'en dessous de sa température d'oxydation.

10.- Procédé de patentage tel que décrit ci-dessus ou représenté aux dessins annexés.

11.- Installation de.patentage de fils d'acier, en particulier pour la mise en oeuvre du procédé susdit, cette installation comprenant un four d'austénitisation pour le chauffage des fils

à une température située dans la zone de formation d'austénite, et un dispositif ce trempe isotherme des fils ainsi chauffés jusque dans la zone de formation de perlite, caractérisée en ce que le dispositif de trempe susdit présente au moins un espace tubulaire dans lequel au moins un fil peut se déplacer sensiblement parallèlement

à l'axe de cet espace tubulaire, des moyens étant prévus pour créer dans cet espace un courant de liquide de refroidissement en contact avec ce fil.

12.- Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour provoquer dans au moins une partie de cet espace tubulaire un courant turbulent de liquide de refroidissement en contact avec le fil se déplaçant à contre courant avec ce dernier.

13.- Installation suivant la revendication 12, caractérisée en ce, que ces moyens comprennent des nervures ou rainures en forme de spires prévues à la face intérieure de l'espace tubulaire susdit. 14.- Installation suivant la revendication 13, caractérisée en ce que les nervures sont formées par une barre torsadée enroulée d'une manière hélicoïdale contre la face intérieure de l'espace tubulaire susdit.

15.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que l'espace tubulaire est alimenté à une de ses extrémités par du liquide de refroidissement au moyen d'une pompe de circulation branchée entre cet espace et un réservoir de liquide de refroidissement, l'autre extrémité étant agencée de manière à permettre de retourner le liquide introduit dans ledit espace vers le réservoir susdit, des moyens étant prévus pour le refroidissement du liquide contenu dans ce dernier.

. 16.- Installation suivant la revendication 15, caractérisée en ce qu'un bac d'accumulation de liquide de refroidissement est prévu dans le circuit de ce dernier en aval de la pompe et en amont de l'espace tubulaire.

17.- Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 15 et 16, caractérisée en ce que le réservoir susdit est fermé par un couvercle flottant sur le liquide de refroidissement, des moyens étant prévus pour amener de l'eau sur la face extérieure

de ce couvercle, de préférence par arrosage.

18.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisée en ce que les extrémités de l'espace tubulaire sont obturées autour du fil entrant et sortant de cet espace.

19.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 11 à 18, caractérisée en ce que l'espace tubulaire est prolongé par une chambre dans laquelle le fil sortant de l'espace susdit peut se

déplacer et dans laquelle des moyens sont prévus pour maintenir une atmosphère de gaz non oxydant vis-à-vis de l'acier et du liquide de refroidissement. <EMI ID=23.1>

risée en ce que la chambre susdite communique par son fond avec

le réservoir susdit de liquide de refroidissement.

<2>1.- Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 19 et 20, caractérisée en ce que la chambre susdite est suivie d'un deuxième espace tubulaire dans lequel au moins un fil peut se déplacer sensiblement parallèlement à l'axe de celui-ci, des moyens étant prévus pour maintenir dans cet espace des condi- tions sensiblement isothermiques.

22.- Installation suivant la revendication 21, caractérisée en ce que les moyens pour maintenir dans l'espace susdit des conditions sensiblement isothermiques comprennent un circuit de liquide permettant de créer dans cet espace un courant de ce liquide se déplaçant sensiblement dans le même sens que le fil.

<EMI ID=24.1>

en ce que le circuit de liquide comprend un réservoir pour le liquide et une pompe de circulation branchée entre ce réservoir et

une des extrémités de l'espace tubulaire.

<2>4 .- Installation suivant la revendication 23, caractérisée

en ce qu'un bac d'accumulation de liquide de refroidissement

est prévu dans le circuit de ce dernier en aval de la pompe et

en amont de l'espace tubulaire.

25.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 21 à 24, caractérisée en ce que le deuxième espace tubulaire est obturé à ses deux extrémités autour du fil entrant et sortant de cet espace.

26.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 22 à 25, caractérisée en ce qu'un dispositif de chauffage d'appoint est prévu sur le circuit de liquide pour maintenir des conditions isothermiques dans le deuxième espace tubulaire.

27.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 21 à 26, caractérisée en ce que le deuxième espace tubulaire est suivi d'une section de maintien comprenant une enceinte tubulaire dans laquelle règne une température sensiblement constante. 28.- Installation 'de patentage de fils, en particulier installation suivant l'une quelconque des revendications 11 à 27, caractérisée en ce qu'elle comprend un four d'austénitisation présentant une chambre de chauffage tubulaire et des brûleurs à combustion interne aboutissant à cette chambre et orientés d'une manière telle qu'un courant sensiblement hélicoïdal de gaz de combustion est provoqué autour du fil se déplaçant sensiblement parallèlement à l'axe de cette chambre.

29.- Installation suivant la revendication 28, caractérisée en ce qu'au moins la paroi de la chambre de combustion,opposée à celle où débouchent les brûleurs, présente une allure courbée autour de l'axe de la chambre en forme de déflecteur pour les gaz de combustion injectés par les brûleurs dans cette chambre, de manière à provoquer autour du fil le courant hélicoïdal susdit.

30.- Installation suivant la revendication 29, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour déplacer simultanément plusieurs fils dans la chambre de chauffage du four parallèlement à l'axe de celle-ci, une paroi courbée en forme de déflecteur s'étendant autour d'une partie du pourtour de chacun de ces fils séparément, du côté de la chambre opposée à celle où débouchent les brûleurs.

31.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 28 à 30, caractérisée en ce qu'un dispositif mélangeurdoseur pour les gaz comburants et les gaz combustibles est monté en amont des brûleurs.

32.- Installation suivant la revendication 31, caractérisée en ce qu'un échangeur de chaleur est prévu pour chauffer le mélange de gaz combustible-gaz comburant avant son introduction dans les brûleurs.

33.- installation suivant l'une quelconque des revendications 28 à 32, caractérisée en ce que le four présente des supports espacés pour le guidage du fil, présentant chacun une surface de guidage creuse d'allure semi-conique dont l'axe est parallèle à celui du four et dont la base est dirigée vers l'entrée du four, le fil s'appuyant dans lesdits supports, notamment aux sommets de leur surface d'allure semi-conique.

34.- Installation de patentage de fils d'acier telle que décrite ci-dessus ou montrée aux dessins annexés.

35.- Fil d'acier soumis au procédé de patentage et/ou traité dans l'installation de patentage tels que décrits cidessus ou montrés aux dessins annexés.