EP0270860A1 - Procédé et dispositif pour traiter thermiquement un fil d'acier - Google Patents

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EP0270860A1
EP0270860A1 EP87116562A EP87116562A EP0270860A1 EP 0270860 A1 EP0270860 A1 EP 0270860A1 EP 87116562 A EP87116562 A EP 87116562A EP 87116562 A EP87116562 A EP 87116562A EP 0270860 A1 EP0270860 A1 EP 0270860A1
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EP
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wire
ventilation
temperature
cooling
equal
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EP87116562A
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EP0270860B1 (fr
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André Reiniche
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Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Publication date
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
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    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
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    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/62—Continuous furnaces for strip or wire with direct resistance heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/64—Patenting furnaces

Definitions

  • the invention relates to methods and installations for heat treatment of metallic wires and more particularly of carbon steel wires, these wires being used to reinforce articles made of rubber (s) and / or of plastic material (s). ), for example tire casings.
  • Known treatments of this type have two phases: a first phase which consists in heating the wire and in maintaining it at a temperature higher than the transformation temperature AC3 so as to obtain a homogeneous austenite; - a second phase which consists in cooling the wire to obtain a fine pearlitic structure.
  • One of these most used processes is a so-called "patenting" heat treatment which consists of austenitization of the wire at a temperature of 800 to 950 ° C., followed by immersion in a bath of lead or molten salts maintained at a temperature from 450 to 600 ° C.
  • Patenting unfortunately results in high cost prices because the handling of liquid metals or molten salts leads to heavy technologies and the need to clean the wire after patenting.
  • the object of the invention is to carry out a heat treatment without using metals or molten salts, during the transformation of austenite into perlite, while obtaining results at least as good as with the patenting processes.
  • the invention relates to a process for thermally treating a carbon steel wire so as to obtain a fine pearlitic structure, this process being characterized by the following three steps: a) the wire, which has been previously maintained at a temperature above the transformation temperature AC3 to obtain a homogeneous austenite, is cooled until it reaches a given temperature below the transformation temperature AC1 and above temperature of the nose of the curve at the start of the transformation of metastable austenite into perlite, the wire then having a metastable austenite structure without perlite; b) the temperature of the wire is then adjusted so that it does not differ by more than 10 ° C, by excess or by default, from this given temperature, this adjustment being obtained by passing an electric current through the wire, during a time greater than the pearlitization time and by performing a modulated ventilation during part of this time; c) the wire is then cooled.
  • the invention also relates to a device for implementing the method defined above.
  • This device for thermally treating a carbon steel wire so as to obtain a fine pearlitic structure comprises: a) means for cooling the wire, which has been previously maintained at a temperature above the transformation temperature AC3, these cooling means allowing the wire to reach a given temperature below the transformation temperature AC1 and above the temperature of the nose of the curve at the start of the transformation of metastable austenite into perlite, the wire then having a metastable austenite structure without perlite; b) means then making it possible to adjust the temperature of the wire so that it does not differ by more than 10 ° C by excess or by default of this given temperature, for a time greater than the pearlitization time, these means comprising electric means for passing an electric current through the wire and modulated ventilation means; c) means for subsequently cooling the wire.
  • the invention also relates to the wires obtained with the method and / or the device according to the invention.
  • FIG. 1 represents a diagram schematizing the operations carried out during the implementation of the method according to the invention.
  • a wire 1 is used which is a carbon steel wire. This wire 1 runs in the direction of arrow F on a path which includes the points A, B, C, D.
  • the process according to the invention comprises three stages: a) the wire 1 which has been previously maintained at a temperature higher than the transformation temperature AC3 to obtain a homogeneous austenite, is cooled between points A and B until it reaches a given temperature below the temperature of transformation AC1 and higher than the temperature of the nose of the curve of the beginning of the transformation of metastable austenite into perlite.
  • This cooling is shown diagrammatically by the arrow R a .
  • This given temperature allows the subsequent transformation of metastable austenite into perlite.
  • the cooling R a is carried out in a sufficiently short time so that there is no transformation of the austenite into perlite, the wire at point B then having a metastable austenite structure without perlite.
  • the temperature of wire 1 is adjusted so that it does not differ by more than 10 ° C, by excess or by default of this given temperature, this adjustment being obtained by passing an electric current through the wire 1 for a time greater than the pearlitization time and by performing a cooling diagrammed by the arrow R b .
  • This cooling is carried out by a modulated ventilation, that is to say a ventilation whose speed is varied over time when the wire 1 passes between points B and C. This ventilation is only carried out during a game of the time when we pass the electric current through wire 1.
  • time is represented by T
  • temperature by ⁇
  • electrical intensity by I
  • ventilation speed by V
  • time T is represented by the abscissa axis
  • variations of ⁇ , I, V are represented by the ordinate axis.
  • step (b) The three stages of the process are then reflected on the temperature diagram ⁇ (fig. 2A) by a temperature level ⁇ b corresponding to step (b) preceded and followed by a drop in temperature corresponding to steps (a) and ( vs). These three steps are also expressed on the intensity diagram I by a non-zero intensity level I b corresponding to step (b) preceded and followed by a level of zero intensity corresponding to steps (a) and (c).
  • the modulated ventilation is applied neither at the beginning, nor at the end of this step, it is only applied in the time interval T B1 , T B2 , step ( b) therefore comprising three phases.
  • the method thus comprises five phases delimited on the diagrams of FIG.
  • the wire 1 Before the wire 1 arrives at point A, it has previously been brought to a temperature higher than the transformation temperature AC3, the wire 1 having been brought for example to a temperature between 800 and 950 ° C., and it has been maintained at this temperature so as to obtain a homogeneous austenite.
  • the wire 1 arrives at point A, its temperature is therefore higher than the transformation temperature AC3 and it has a structure comprising homogeneous austenite.
  • FIG. 2A shows the curve X1 corresponding to the start of the transformation of metastable austenite into perlite, and the curve X2 corresponding to the end of the transformation of metastable austenite into perlite, the nose of the curve X1, c ' that is to say the temperature ⁇ p corresponding to the minimum time T m of this curve X1.
  • the wire 1 is cooled, the average speed of this cooling, preferably rapid, being for example from 100 to 400 ° Cs C1 so that the wire 1 reaches a given temperature ⁇ b lower than the transformation temperature AC1, and higher than the temperature of the perlitic nose ⁇ p , this temperature ⁇ b allowing the transformation of metastable austenite into perlite.
  • Phase 1 the duration of which is referenced P1 on the time axis T of FIG. 2C is reflected in the diagrams of FIG. 2 by a drop in temperature ⁇ , by an intensity I zero, and by a high plateau V a of ventilation speed, this phase 1 corresponding to step (a).
  • the wire 1 is maintained at the chosen treatment temperature ⁇ b by virtue of the circulation of the electric intensity I b without any ventilation being carried out.
  • the duration of this phase 2 is represented by the time interval P2 from time T B to time T B1 , the temperature of the wire 1 has the fixed value ⁇ b , the electric current the value fixed I b , and the ventilation speed is zero.
  • This phase of the heat treatment is advantageously carried out in a cooling enclosure in natural convection. During this phase, the germination speed is very high and their size is minimum.
  • a modulated ventilation is carried out while maintaining the electrical intensity I b in wire 1.
  • the duration of this phase 3 is represented by the time interval P3 between times T B3 and T B2 , the temperature of wire 1 is maintained at the fixed value ⁇ b , the electric current is maintained at the fixed value I b .
  • the ventilation is modulated as follows. The ventilation speed has a low or zero value at time T B1 , at the start of this phase. It then increases to reach a maximum V M , and then decreases to reach a low or zero value at time T B2 , at the end of this phase.
  • This ventilation is modulated, that is to say that it has a value at all times such that the energy lost by the wire by convection and radiation is equal to the energy brought to the wire by Joule effect plus the energy brought to the wire by the metallurgical transformation austenite -> perlite.
  • the maximum speed V M is for example between 2 and 50 ms ⁇ 1 in the case of radial ventilation, or between 10 and 100 ms ⁇ 1 in the case of axial ventilation.
  • the ventilation speed V is obtained by preferably using a rotary gas turbine or injection ring in the case of radial ventilation, or a gas flow parallel to the axis of the wire, in the case of axial ventilation. , as described later.
  • This phase corresponds to the time interval T B2 , T C.
  • the wire 1 is always traversed by the intensity of electric current I b , and the temperature of the wire 1 is always equal to ⁇ b , but no ventilation is carried out, the ventilation speed therefore being zero. Since the perlitization time is likely to vary from one steel to another, the purpose of this phase 4 is to avoid applying premature cooling to the wire 1, corresponding to the phase 5 described later, in the event that the perlitization does not would not be finished at time T B2 .
  • the duration of this phase 4 is represented by the time interval P4 on the diagram in FIG. 2C.
  • the line segment BC crosses the region ⁇ arranged between the curves X1, X2, the time T B1 corresponding to the intersection of the segment BC with the curve X1, the time T B2 corresponding to the intersection of the segment BC with the curve X2.
  • the point B is located before the region ⁇ , therefore in an area where there is no perlite, the austenite being in the metastable state
  • the point C is located after the region ⁇ , that is to say in an area where all of the austenite is transformed into stable perlite.
  • 2C corresponds to the time interval where the segment BC crosses the region ⁇ , but this ventilation modulation could be carried out during a time interval which does not correspond exactly to the crossing of this region ⁇ , by example during a shorter time interval located entirely in the region ⁇ , to take account of the inertia of exothermicity, or during a time interval longer than this crossing to take into account the possible variations of qualities of steel.
  • This phase corresponds to step (c).
  • No electric current flows through the wire 1, and the wire is preferably ventilated at a high speed V c , greater than the speed V a of phase 1 so as to have rapid cooling. Rapid cooling is not absolutely necessary during this last phase, but it makes it possible to reduce the total time of the heat treatment and consequently the length of the installation.
  • V c has a value between V a and V M on diagram 2C, but we can envisage different cases.
  • the duration of this phase 5 is represented by the time interval P5 on the diagram in FIG. 2C, and it corresponds to the time interval T C , T D.
  • the temperature of the wire 1 at the end of this phase 5 can for example be close to room temperature, or equal to room temperature.
  • the temperature of the wire 1 was assumed to be constant and equal to ⁇ b , during phases 2, 3, 4, that is to say during step (b) , but the invention applies to the case where during this step (b), the temperature of the wire 1 varies in an interval of 10 ° C by excess or by default around the temperature ⁇ b obtained at the end of phase 1 It is however preferable that the temperature of the wire 1 is as close as possible to this temperature ⁇ b .
  • the temperature of the wire 1 does not differ by more than 5 ° C, by excess or by default, from this temperature ⁇ b , during step (b).
  • This device 2 which is capable of treating eight wires 1 simultaneously, has a cylindrical shape with a rectilinear axis xx ⁇ , FIG. 3 being a section of the device 2 made along this axis, two wires 1 being represented in this FIG. 3.
  • the device 2 comprises five speakers referenced E1, E2, E3, E4, E5, the wires 1 progressing from the enclosure E1 towards the enclosure E5, in the direction of the arrow F, the references P1, P2, P3, P4, P5 corresponding to the durations of phases 1 to 5 in these enclosures E1 to E5 ( Figure 3).
  • the enclosure E1 is shown in detail in Figures 4 and 5, Figure 4 being a section along the axis xx ⁇ , and Figure 5 being a section perpendicular to this axis, this section of Figure 5 being shown schematically by the segments of straight lines VV in FIG. 4, the axis xx ⁇ being shown diagrammatically by the letter O in FIG. 5.
  • the enclosure E1 is externally limited by a cylindrical sleeve 3 comprising an external wall 4 and an internal wall 5.
  • the sleeve 3 is cooled by a fluid 6 for example water, which circulates between the walls 4 and 5.
  • the wall internal 5 includes a multitude of fins 7 in the form of rings of axis xx ⁇ .
  • the enclosure E1 comprises a motor-fan group 8.
  • This motor-fan group 8 is constituted by a motor 9, for example an electric motor, making it possible to drive two turbines 10 rotating around the axis xx ⁇ , each of these turbines 10 being provided with fins 11, the wires 1 being arranged between the fins 11 and the internal wall 5.
  • the motor-fan unit 8 makes it possible to stir the cooling gas 12 in the form of a gaseous ring rotating in the direction of the arrows F1 (FIG. 5), this ring 120 corresponding to the volume which separates the fins 11 and the internal wall 5. There is thus thus a radial ventilation of the wires 1.
  • the fins 7 allow good heat exchange between the gas 12 and the water 6.
  • the enclosure E1 is aerodynamically isolated from the outside and from the next enclosure E2 by two hollow circular plates 13 filled with a cooling fluid 14, for example water. These circular plates 13 are provided with eight openings 15 allowing the passage of the wires 1.
  • the enclosure E1 corresponds to phase 1.
  • the wires 1 have, when they enter the enclosure E1, a temperature higher than the transformation temperature AC3, so that they then have a homogeneous austenitic structure, and they are rapidly cooled in the enclosure E1 until they reach the temperature ⁇ b below the transformation temperature AC1 and above the temperature of the pearlitic nose ⁇ p .
  • the temperature ⁇ b allows the transformation of metastable austenite into perlite, but this transformation does not yet take place in the enclosure E1, because the incubation time T B1 at the temperature of the wire ⁇ b has not yet been reached and the wires 1 keep an austenitic structure.
  • This enclosure E2 is shown in detail in FIG. 6, which is a section along the axis xx ⁇ , and in FIG. 7 which is a section perpendicular to the axis xx ⁇ , of this enclosure E2, the axis xx ⁇ being shown diagrammatically by the letter O in this FIG. 7, the section of FIG. 7 being shown diagrammatically by the segments of straight lines VII-VII in FIG. 6.
  • This enclosure E2 is devoid of motor-fan group.
  • Each wire 1 passes between two rollers 16 of material conducting electricity, for example copper, at the entrance to the enclosure E2, these rollers 16 making it possible to circulate in each wire 1 the electric current of intensity I b , from this enclosure E2 to the enclosure E4 which will be described in more detail later.
  • the electric currents flowing in the wires 1 are supplied by transformers 17 each delivering the electric voltage U, each of these transformers 17 being controlled by a Thyristor device 18.
  • the temperature of the wires 1 is thus adjusted to the same value as that reached at the output of the enclosure E1, that is to say ⁇ b .
  • a single transformer 17 and a single Thyristor device 18 are shown in FIG. 3.
  • the enclosure E2 is limited by a hollow cylindrical sleeve 19 in which circulates a cooling fluid 20, for example water .
  • This cylindrical sleeve 19 is devoid of fins because in the enclosure E2 the heat exchanges between the wires 1 and the cooling gas 12 are low since they are carried out in natural convection, that is to say without using mechanical means to set the gas 12 in motion.
  • the enclosure E2 corresponds to phase 2, that is to say that there is in this enclosure E3 accelerated formation of germs at the grain boundaries of the metastable austenite, but without there still being transformation d austenite in perlite.
  • This E3 enclosure is analogous to the E1 enclosure but with the following differences: - There are several motor-fan groups 8 arranged one after the other, along the axis xx ⁇ ; - The wires 1 are each traversed by an electric current of intensity I b .
  • the ventilation due to the groups 8 is modulated, that is to say that the speed of rotation of the turbines 10 is low at the entrance to the enclosure E3, it increases to go through a maximum, following the axis xx ⁇ , so that the ventilation speed passes through a maximum V M , and then decreases towards the exit of the enclosure E3, according to arrow F.
  • This maximum V M is for example different from the value of the ventilation speed in enclosure E1.
  • the speed of the motor-driven fan groups 8 can be adjusted for example using speed variators 21 sharpening on the electric motors 9 (FIG. 3), which allows modulation of the ventilation as a function of the thermal power to be extracted.
  • the enclosure E3 corresponds to phase 3, that is to say that in this enclosure E3 there is transformation of metastable austenite into perlite which takes place at the temperature ⁇ b of the wires.
  • This transformation gives off an amount of heat of around 100,000 J.kg ⁇ 1 and this at a variable speed between the entry and exit of the wires 1 of this enclosure E3.
  • the production of heat inside the wires 1 in this case is the sum of the heat due to the Joule effect, as a result of the electric currents flowing in these wires 1, and of the heat given off by the austenite-perlite transformation which can reach 2-4 times the Joule effect. It is therefore necessary to accelerate the heat exchanges, which is obtained thanks to the modulated radial ventilation previously described, obtained with the motor-fan groups 8.
  • the wires 1 then pass into the enclosure E4 which is identical to the enclosure E2 described above with the difference that the rollers 16 are arranged towards the outlet of the enclosure E4, the electric currents therefore flowing in the wires for practically all of the time P4 during which they are in this enclosure E4.
  • the wires 1 are here again kept at the temperature ⁇ b .
  • the enclosure E4 corresponds to phase 4, its purpose is to maintain the wires 1 at the temperature ⁇ b to be sure that the pearlitization is complete before starting the cooling corresponding to phase 5.
  • the wires 1 then pass into the enclosure E5 which is analogous to the enclosure E1.
  • This enclosure E5 corresponds to phase 5, it allows the cooling of the wires 1 to a temperature, for example close to ambient temperature. It is not necessary for this cooling to be rapid, but it is however preferable for the cooling to be carried out rapidly to reduce the length of the device 2.
  • each sleeve 3 is constituted by a plurality of elementary sleeves 3 a , which can be assembled with flanges 22.
  • Circular plates 13, similar to the plates 13 limiting the chamber E1 are arranged between the chambers E2, E3, between the chambers E3, E4, between the chambers E4, E5 and at the exit from the chamber E5.
  • Variable speed drives 21 allow the speeds of the motors 9 in the chambers E1, E5 to be varied if desired (FIG. 3).
  • each motor 9 in the enclosures E1, E3, E5 can be carried out with a plate 23 symmetrical around the axis xx ⁇ , this plate 23 comprising a bottom 24 where the motor 9 is fixed and an outer ring 25 fixed to the sleeve cylindrical 3 by the flanges 22 ( Figure 4).
  • This outer ring 25 is pierced with holes 26 for the passage of the wires 1.
  • gas for the cooling gas 12 must be taken in a very general sense, it covers either a single gas or a mixture of gases, for example a mixture of hydrogen and nitrogen.
  • composition of the steels used is given in Table 1 below (% by weight).
  • the number of fan-motor groups 8 was one for the enclosures E1, E5 and five for the enclosure E3, the numbering of these groups 8 then being from 8-1 to 8-5 in the direction of the arrow F, for the enclosure E3 as shown in Figure 3 (for the simplicity of the drawing, group 8-3 is not shown in this Figure 3).
  • the invention is therefore characterized by a process which avoids the use of molten metals, for example lead, or molten salts, during the transformation of austenite into perlite, thanks to the combination of the heating of the wire by the Joule effect and of modulated ventilation, so that the invention leads to the following advantages: - simple and flexible installations; - It is not necessary to clean the treated wire which can therefore be for example brass plated and then drawn as it is; - there is no hygiene problem because no toxicity is to be feared.
  • molten metals for example lead, or molten salts
  • the diameter of the wires 1 is at least equal to 0.3 mm and at most equal to 3 mm; advantageously, the diameter of the wires 1 is at least equal to 0.5 mm and at most equal to 2 mm; -
  • phase 1 the wire is cooled at an average speed of 100 to 400 ° Cs ⁇ 1; - in phases 2 to 4, the temperature of the wire ⁇ b is between 450 and 600 ° C; - the effective speed of the gas ring at its maximum, in phase 3, varies from 2 to 50 ms ⁇ 1; - the effective speed of the gas ring for phase 1 varies from 2 to 50 ms ⁇ 1.
  • FIG. 8 shows by way of example an apparatus 30 making it possible to obtain a rotary gas ring without using a turbine, this apparatus 30 being able to be used for example to replace at least one of the enclosures E1, E3 , E5 previously described, FIG. 8 being a section made perpendicular to the axis xx ⁇ of the device 2, this axis being represented by the letter O in FIG. 8.
  • the apparatus 30 is externally limited by a cylindrical sleeve 31 comprising an external wall 32 and an inner wall 33.
  • a cooling fluid 34 for example water, circulates between these walls 32, 33.
  • the apparatus 30 is internally limited by a cylinder 35.
  • a series of injectors 36 allows the arrival of the cooling gas 12 in the annular space 37 delimited by the cylinders 33, 35, the wires 1 being arranged in this space 37 parallel to the axis xx ⁇ .
  • the speed of the gas 12, at the outlet of the injectors 36 is represented by the arrow F36. This speed has an orientation practically perpendicular to the axis xx ⁇ , and therefore to the wires 1 and it is practically tangent to the fictitious cylinder of axis xx ⁇ where the wires 1 are located which are equidistant from this axis xx ⁇ , that is to say say that the injection is tangential.
  • a gas ring 38 of axis xx ⁇ is thus obtained, the speed of which is practically perpendicular to the axis xx ⁇ .
  • the speed of the gas jet at the outlet of the injectors 36 has a value between twice and ten times the value of the speed of the gas ring 38.
  • the outlet of the gas 12 towards the outside of the apparatus 30 is carried out thanks to the pipes 39, the gas outlet speed 12 being represented by the arrow F39.
  • the openings 360 of the injectors 36 are arranged on a line parallel to the axis xx ⁇ , two successive openings 360 being separated for example by a distance of 20 to 30 cm. It is the same for the openings 390 of the outlet pipes 39.
  • a single injector 36 and a single return pipe 39 have been shown in FIG. 8.
  • a compressor 40 supplies the injectors 36 with gas 12 and receives the gas 12 which leaves the apparatus 30 through the pipes 39.
  • the distribution of the gas 12 to the injectors 36 is done through the manifold 41, and the modulation of the ventilation speed in the apparatus 30 can be obtained using the valves 42 disposed at the inlet of each injector 36, these valves allowing the gas flow 12 to be adjusted in these injectors 36.
  • the manifold 43 receives the gas 12 from the pipes 39, before this gas enters the compressor 40.
  • Fins 45 in the form of rings of axis xx ⁇ are fixed to the inner wall 33 to promote heat exchange.
  • the circulation of the cooling gas was carried out radially, in the form of gaseous rings rotating around an axis parallel to the metal wires.
  • the invention also applies to cases where the circulation of the cooling gas takes place at least partially axially, as shown in FIG. 9.
  • the device 50 of this FIG. 9 comprises a blower 51 which makes it possible to introduce the gas cooling 12 in a distribution apparatus 52.
  • This apparatus 52 is shown in more detail in FIGS. 10 and 11.
  • the apparatus 52 comprises a cylinder 53 of axis yy ⁇ , disposed in an annular chamber 54.
  • the axis yy ⁇ is parallel to the wire 1 which passes through the annular chamber 54 10
  • FIG. 11 is a section perpendicular to the axis yy ⁇ , the section of FIG. 11 being shown diagrammatically by the segments of straight lines XI-XI in Figure 10.
  • the gas 12 leaving the pipe 55 is introduced tangentially into the chamber 54, the arrow F55, which represents the direction of the gas leaving the pipe 55, being practically tangent to the cylinder 53 and having a direction perpendicular to the axis yy ⁇ , shown by the letter Y in FIG. 11.
  • the gas 12 introduced into the chamber 54 then forms a gas ring 520 which rotates around the axis yy ⁇ , this rotation being shown diagrammatically by the arrow F52 in FIGS. 10, 11.
  • the wire 1, outside the chamber 54 passes through two tubes 56 disposed before and after the chamber 54, in the direction of the arrow F, and communicating with this chamber 54.
  • the circulation of the gas 12 around the wire 1 in the chamber 54 is therefore partly radial.
  • the gas 12 then flows along the tubes 56, moving away from the chamber 54, the flow then being parallel to the wire 1, according to the opposite arrows F56, that is to say that the circulation of the gas 12 is then axial.
  • Withdrawal pipes 57 leaving the tubes 56 allow the gas 12 to flow out of these tubes 56, these pipes 57 opening onto the collecting pipe 58 connected to the outlet pipe 59.
  • the gas leaving through the pipe 59 is reinjected into the fan 51 to be recycled, this path not being shown in the drawing for the purpose of simplification.
  • the modulation of the ventilation along the tubes 56 and therefore along the wire 1 is obtained by regulating with the aid of the valves 60 the gas flow 12 in each of the withdrawal pipes 57. It is thus possible to obtain, in the tube sections 56 referenced 56-1 to 56-4 of the gas flow rates 12 which decrease as one moves away from the apparatus 52, in the direction of the arrows F56, that is to say say that ventilation, and therefore cooling, decrease in this direction.
  • the cooling effect is maximum in the apparatus 52 which makes it possible to subject the wire 1 to ventilation in a radial part, the ventilation in the tubes 56 being axial, that is to say that the gas 12 flows in parallel in wire 1, in the direction of the arrows F56.
  • the heat supplied by the hot wire 1 to the cooling gas 12 is removed using a water / gas heat exchanger 61.
  • only four sections 56-1 to 56-4 have been shown. on either side of the apparatus 52, these sections moving away from the apparatus 52 in the direction of progression 56-1 to 56-4, but one could use a number of sections different from four on each tube 56.
  • the device 50 can be used for phase 3 of the method according to the invention, replacing the motor-fan units 8, which allows a simpler technical implementation.
  • a ventilation similar to that of the device 50 could also be used in phases 1 and / or 5 of the process according to the invention, but in this case, a modulation of the ventilation is not necessary and it suffices to have only one pipe. withdrawal 57 at each end of the tubes 56 furthest from the apparatus 52.
  • the axial gas flow technique is easier to implement than that of radial flow, but it is not sufficient to cool the metal wires, the diameter is greater than 2 mm and in this case, a radial flow technique must be used for the cooling gas.
  • the device for implementing the method according to the invention comprises means for passing an electric current through the wire 1 during these steps, these means possibly comprising, for example, the rollers 16 previously described.
  • the passage of current through the wires 1 was obtained from a voltage source U, by Joule effect, but the passage of current could also be obtained by induction, the Joule effect devices being however preferred because they are easier to carry out.
  • the wire 1 treated according to the invention has the same structure as that obtained by the known lead patenting process, that is to say a fine pearlitic structure.
  • This structure includes cementite lamellae separated by ferrite lamellae.
  • FIG. 12 represents in section a portion 70 of such a fine pearlitic structure.
  • This portion 70 comprises two substantially parallel cementite strips 71 separated by a ferrite strip 72.
  • the thickness of the cementite strips 71 is represented by "i” and the thickness of the ferrite strips 72 is represented by "e” .
  • the pearlitic structure is fine, that is to say that the average value of the sum i + e is at most equal to 1000 ⁇ , with a standard deviation of 250 ⁇ .

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Abstract

Procédé pour traiter thermiquement un fil d'acier (1) de façon à obtenir une structure perlitique fine, caractérisé par les points suivants : a) on refroidit le fil (1) jusqu'à ce qu'il atteigne une température donnée inférieure à la température de transformation AC1 ; b) on règle la température du fil (1) de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10°C par excès ou par défaut de cette température donnée en faisant passer un courant électrique (I) dans le fil (1) et en effectuant une ventilation modulée (Rb) ; c) on refroidit le fil (1). Dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Fils obtenus avec ce procédé et ce dispositif.

Description

  • L'invention concerne les procédés et les installations de traitement thermique de fils métalliques et plus particu­lièrement de fils d'acier au carbone, ces fils étant utilisés pour renforcer des articles en caoutchouc(s) et/ou en matières(s) plastiques(s), par exemple des enveloppes de pneu­matiques.
  • Ces traitements thermiques ont pour but d'une part d'augmenter l'aptitude au tréfilage des fils et d'autre part d'améliorer leurs caractéristiques mécaniques et leur endu­rance.
  • Les traitements connus de ce type comportent deux phases :
    - une première phase qui consiste à chauffer le fil et à le maintenir à une température supérieure à la température de transformation AC3 de façon à obtenir une austénite homogène ;
    - une deuxième phase qui consiste à refroidir le fil pour obtenir une structure perlitique fine.
  • Un de ces procédés les plus utilisés est un traitement thermique dit "de patentage" qui consiste en une austéni­tisation du fil à une température de 800 à 950° C, suivie d'une immersion dans un bain de plomb ou de sels fondus maintenu à une température de 450 à 600° C.
  • Les bons résultats obtenus, particulièrement dans le cas du traitement thermique au plomb, sont généralement attri­bués au fait que les coefficients de convection très élevés qui sont réalisés entre le fil et le fluide refroidisseur permet­tent d'une part un refroidissement rapide du fil entre la température de transformation AC3 et une température légèrement supérieure à celle du plomb, d'autre part une limitation de la "recalescence" pendant la transformation de l'austénite métas­table en perlite, la recalescence étant une augmentation de la température du fil due au fait que l'énergie apportée par la transformation métallurgique est supérieure à l'énergie perdue par rayonnement et convection.
  • Le patentage se traduit malheureusement par des prix de revient élevés car la manipulation des métaux liquides ou des sels fondus conduit à des technologies lourdes et à la nécessité d'un nettoyage du fil après patentage.
  • D'autre part, le plomb est très toxique et les pro­blèmes d'hygiène qu'il pose conduisent à des dépenses impor­tantes.
  • Le but de l'invention est de réaliser un traitement thermique sans utiliser de métaux ou de sels fondus, pendant la transformation d'austénite en perlite, tout en obtenant des résultats au moins aussi bons qu'avec les procédés de patentage.
  • En conséquence, l'invention concerne un procédé pour traiter thermiquement un fil d'acier au carbone de façon à obtenir une structure perlitique fine, ce procédé étant carac­térisé par les trois étapes suivantes :
    a) le fil, qui a été préalablement maintenu à une température supérieure à la température de transformation AC3 pour obtenir une austénite homogène, est refroidi jusqu'à ce qu'il atteigne une température donnée inférieure à la température de transformation AC1 et supérieure à la température du nez de la courbe du début de la transformation de l'austénite métastable en perlite, le fil ayant alors une structure d'austénite métastable sans perlite ;
    b) on règle ensuite la température du fil de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10°C, par excès ou par défaut, de cette température donnée, ce réglage étant obtenu en faisant passer un courant électrique dans le fil, pendant un temps supérieur au temps de perlitisation et en effectuant une ventilation modulée pendant une partie de ce temps ;
    c) on refroidit ensuite le fil.
  • L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précédemment défini.
  • Ce dispositif pour traiter thermiquement un fil d'acier au carbone de façon à obtenir une structure perlitique fine est caractérisé en ce qu'il comporte :
    a) des moyens permettant de refroidir le fil, qui a été préalablement maintenu à une température supérieure à la tempé­rature de transformation AC3, ces moyens de refroidissement permettant au fil d'atteindre une température donnée inférieure à la température de transformation AC1 et supérieure à la température du nez de la courbe du début de la transformation de l'austénite métastable en perlite, le fil ayant alors une structure d'austénite métastable sans perlite ;
    b) des moyens permettant ensuite de régler la température du fil de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10°C par excès ou par défaut de cette température donnée, pendant un temps supérieur au temps de perlitisation, ces moyens com­portant des moyens électriques pour faire passer un courant électrique dans le fil et des moyens de ventilation modulée ;
    c) des moyens permettant de refroidir ensuite le fil.
  • L'invention concerne également les fils obtenus avec le procédé et/ou le dispositif conformes à l'invention.
  • L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples non limitatifs qui suivent et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.
  • Sur le dessin :
    • - la figure 1 représente un diagramme schématisant la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
    • - la figure 2 représente en fonction du temps les variations de la température du fil, de l'intensité électrique circulant dans le fil, et de la vitesse de ventilation lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
    • - la figure 3 représente en coupe une partie d'un dispositif conforme à l'invention avec cinq enceintes de refroidissement et un axe, cette coupe étant effectuée selon cet axe ;
    • - la figure 4 représente en coupe la première enceinte du dispositif conforme à l'invention représenté en partie à la figure 3, cette coupe étant effectuée selon l'axe de ce dispositif ;
    • - la figure 5 représente en coupe la première enceinte du dispositif conforme à l'invention représenté en partie à la figure 3, cette coupe qui est effectuée perpendiculairement à l'axe de ce dispositif étant schématisée par les segments de lignes droites V-V à la figure 4 ;
    • - la figure 6 représente en coupe la deuxième enceinte du dispositif conforme à l'invention représenté en partie à la figure 3, cette coupe étant effectuée selon l'axe de ce dis­positif ;
    • - la figure 7 représente en coupe la deuxième enceinte du dispositif conforme à l'invention représenté en partie à la figure 3 ; cette coupe est effectuée perpendiculairement à l'axe de ce dispositif et elle est schématisée par les segments de lignes droites VII-VII à la figure 6 ;
    • - la figure 8 représente en coupe un appareillage permettant d'obtenir un anneau gazeux rotatif, cet appareillage pouvant être utilisé dans le dispositif conforme à l'invention représenté en partie à la figure 3, cette coupe étant effectuée perpendiculairement à l'axe de ce dispositif :
    • - la figure 9 représente un autre dispositif conforme à l'invention, ce dispositif comportant un appareillage de répartition avec un cylindre ;
    • - la figure 10 représente plus en détail en coupe l'appareillage de répartition du dispositif représenté à la figure 9, cette coupe étant effectuée selon l'axe du cylindre de cet appareillage de répartition;
    • - la figure 11 représente plus en détail en coupe l'appareillage de répartition du dispositif représenté à la figure 9, cette coupe, qui est effectuée perpendiculairement à l'axe du cylindre de l'appareillage de répartition, étant schématisée par les segments de lignes droites XI-XI à la figure 10 ;
    • - la figure 12 représente en coupe une portion de la structure perlitique fine d'un fil traité conformément à l'invention.
  • La figure 1 représente un diagramme schématisant les opérations effectuées lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.
  • On utilise un fil 1 qui est un fil d'acier au carbone. Ce fil 1 défile dans le sens de la flèche F sur un trajet qui comporte les points A, B, C, D.
  • Le procédé conforme à l'invention comporte trois étapes :
    a) le fil 1 qui a été préalablement maintenu à une température supérieure à la température de transformation AC3 pour obtenir une austénite homogène, est refroidi entre les points A et B jusqu'à ce qu'il atteigne une température donnée inférieure à la température de transformation AC1 et supérieure à la température du nez de la courbe du début de la transformation de l'austénite métastable en perlite. Ce refroidissement est schématisé par la flèche Ra. Cette température donnée permet la transformation ultérieure d'austénite métastable en perlite. Le refroidissement Ra est effectué en un temps assez court pour qu'il n'y ait pas transformation de l'austénite en perlite, le fil au point B ayant alors une structure d'austénite métastable sans perlite.
    b) Entre les points B et C on règle la température du fil 1 de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10°C, par excès ou par défaut de cette température donnée, ce réglage étant obtenu en faisant passer un courant électrique dans le fil 1 pendant un temps supérieur au temps de perlitisation et en effectuant un refroidissement schématisé par la flèche Rb. Ce refroi­dissement est effectué par une ventilation modulée, c'est-à-dire une venti­lation dont on fait varier la vitesse au cours du temps où le fil 1 défile entre les points B et C. Cette ventilation n'est effectuée que pendant une partie du temps où on fait passer le courant électrique dans le fil 1.
  • Le passage du courant électrique dans le fil 1 entre les points B, C est schématisé par le circuit électrique 1e dont fait partie le fil 1 et par les flèches I, I représentant l'intensité du courant électrique circulant dans le circuit 1e et donc dans le fil 1.
    c) Entre les points C et D on refroidit ce fil 1 à une tempé­rature qui est par exemple proche de la température ambiante, ce refroidissement étant schématisé par la flèche Rc.
  • A titre d'exemple, les refroidissements Ra et Rc sont effectués aussi par ventilation.
    • - La figure 2 représente en fonction du temps trois diagrammes 2A, 2B, 2C correspondant aux trois variations suivantes lors de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention ;
    • - La figure 2A représente la variation de la tempé­rature du fil 1 ;
    • - La figure 2B représente la variation de l'intensite électrique circulant dans le fil 1 ;
    • - La figure 2C représente la variation de la vitesse de ventilation lors des refroidissements Ra, Rb, Rc, c'est-à-dire la vitesse du gaz de refroidissement.
  • Sur ces diagrammes, le temps est représenté par T, la température par ϑ , l'intensité électrique par I, la vitesse de ventilation par V. Sur tous ces diagrammes, le temps T est représenté par l'axe des abscisses, et les variations de ϑ , I, V sont représentées par l'axe des ordonnées. Pour la simplicité de l'exposé, on suppose que la température ϑ du fil entre les points B et C est constante.
  • Les trois étapes du procédé se traduisent alors sur le diagramme des températures ϑ (fig. 2A) par un palier de température ϑb correspondant à l'étape (b) précédé et suivi par une baisse de température correspondant aux étapes (a) et (c). Ces trois étapes se traduisent d'autre part sur le diagramme de l'intensité I par un palier d'intensité non nulle Ib correspondant à l'étape (b) précédé et suivi par un palier d'intensité nulle correspondant aux étapes (a) et (c). Lors de l'étape (b), la ventilation modulée n'est appliquée ni au début, ni à la fin de cette étape, elle n'est appliquée que dans l'intervalle de temps TB1, TB2, l'étape (b) comportant donc trois phases. Le procédé comporte ainsi cinq phases délimitées sur les diagrammes de la figure 2 par les temps 0 (correspondant au temps TA pris comme origine), TB1, TB1, TB2, TC, TD, les temps TB1 et TB2 se produisant pendant l'étape (b). La mise en oeuvre du procédé lors de ces cinq phases conduit à des modifications de la structure de l'acier du fil 1 schématisées à la figure 2A.
    • Phase 1
  • Avant que le fil 1 arrive au point A, il a été préala­blement porté à une température supérieure à la température de transformation AC3, le fil 1 ayant été porté par exemple à une température comprise entre 800 et 950° C, et on l'a maintenu à cette température de façon à obtenir une austénite homogène. Lorsque le fil 1 arrive au point A, sa température est donc supérieure à la température de transformation AC3 et il a une structure comportant de l'austénite homogène.
  • On a représenté sur la figure 2A la courbe X₁ correspondant au début de la transformation d'austénite métastable en perlite, et la courbe X₂ correspondant à la fin de la transformation d'austénite métastable en perlite, le nez de la courbe X₁, c'est-à-dire la température ϑp correspondant au temps minimum Tm de cette courbe X₁.
  • Entre les points A et B, c'est-à-dire entre les temps O et TB, on refroidit le fil 1, la vitesse moyenne de ce refroidissement, de préférence rapide, étant par exemple de 100 à 400°C.s⁻¹ de telle sorte que le fil 1 atteigne une tempé­rature donnée ϑb inférieure à la température de transfor­mation AC1, et supérieure à la température du nez perlitique ϑp, cette température ϑb permettant la transformation d'austénite métastable en perlite.
  • La phase 1 dont la durée est référencée P₁ sur l'axe des temps T de la figure 2C se traduit sur les diagrammes de la figure 2 par une chute de température ϑ , par une inten­sité I nulle, et par un palier élevé Va de vitesse de venti­lation, cette phase 1 correspondant à l'étape (a).
  • Au cours de ce refroidissement, de préférence rapide, il se développe aux joints de grains de l'austénite métastable des "germes" qui sont d'autant plus petits et d'autant plus nombreux que la vitesse de refroidissement est plus grande. Les germes sont les points de départ de la transformation ultérieure de l'austénite métastable en perlite et il est bien connu que la finesse de la perlite, donc la valeur d'usage du fil, sera d'autant plus grande que ces germes seront plus nombreux et plus petits. L'obtention de vitesses de refroidissement élevées en particulier dans le cas des diamètres de fils supérieurs à 1 mm, est due à l'utilisation conjointe d'un gaz de refroidissement ayant de bonnes perfor­mances en convection forcée, et à l'emploi de vitesses de ventilation rapides comprises par exemple entre 2 et 50 m.s⁻¹ pour une ventilation radiale et entre 10 et 100 m.s⁻¹ pour une ventilation axiale. Les phases 2, 3, 4 qui suivent correspondent à l'étape (b).
    • Phase 2
  • Le fil 1 est maintenu à la température de traitement choisie ϑb grâce à la circulation de l'intensité électri­que Ib sans qu'aucune ventilation ne soit effectuée.
  • Sur le diagramme de la figure 2C, la durée de cette phase 2 est représentée par l'intervalle de temps P₂ du temps TB au temps TB1, la température du fil 1 a la valeur fixe ϑb, l'intensité électrique la valeur fixe Ib, et la vitesse de ventilation est nulle.
  • Cette phase du traitement thermique est avanta­geusement effectuée dans une enceinte de refroidissement en convection naturelle. Durant cette phase, la vitesse de formation des germes est très élevée et leur taille est minimum.
    • Phase 3
  • Lors de cette phase, il y a transformation d'austénite métastable en perlite. Pour éviter une augmentation de la tem­pérature du fil, c'est-à-dire une recalescence, par suite de l'énergie apportée par la transformation métallurgique d'aus­ténite en perlite, on effectue une ventilation modulée tout en maintenant l'intensité électrique Ib dans le fil 1. Sur le diagramme de la figure 2C, la durée de cette phase 3 est repré­sentée par l'intervalle de temps P₃ entre les temps TB3 et TB2, la température du fil 1 est maintenue à la valeur fixe ϑb, l'intensité électrique est maintenue à la valeur fixe Ib. La ventilation est modulée de la façon suivante. La vitesse de ventilation a une valeur faible ou nulle au temps TB1, au début de cette phase. Elle augmente ensuite pour atteindre un maximum VM, et decroît ensuite pour atteindre une valeur faible ou nulle au temps TB2, à la fin de cette phase.
  • Cette ventilation est modulée, c'est-à-dire qu'elle a à chaque instant une valeur telle que l'énergie perdue par le fil par convection et rayonnement soit égale à l'énergie apportée au fil par effet Joule plus l'énergie apportée au fil par la transformation métallurgique austénite --> perlite.
  • La vitesse maximum VM est par exemple comprise entre 2 et 50 m.s⁻¹ dans le cas d'une ventilation radiale, ou entre 10 et 100 m.s⁻¹ dans le cas d'une ventilation axiale. La vitesse de ventilation V est obtenue en utilisant de préférence un anneau gazeux rotatif à turbine ou à injection dans le cas d'une ventilation radiale, ou une circulation de gaz parallèle à l'axe du fil, dans le cas d'une ventilation axiale, comme décrit ultérieurement.
    • Phase 4
  • Cette phase correspond à l'intervalle de temps TB2, TC. Le fil 1 est toujours parcouru par l'intensité de courant électrique Ib, et la température du fil 1 est toujours égale à ϑb, mais aucune ventilation n'est effec­tuée, la vitesse de ventilation étant donc nulle. Le temps de perlitisation étant susceptible de varier d'un acier à l'autre, cette phase 4 a pour but d'éviter d'appliquer au fil 1 un refroidissement prématuré, correspondant à la phase 5 décrite ultérieurement, au cas où la perlitisation ne serait pas terminée au temps TB2.
  • La durée de cette phase 4 est représentée par l'intervalle de temps P₄ sur le diagramme de la figure 2C. A la figure 2A, le segment de droite BC traverse la région ω disposée entre les courbes X₁, X₂, le temps TB1 corres­pondant à l'intersection du segment BC avec la courbe X₁, le temps TB2 correspondant à l'intersection du segment BC avec la courbe X₂. Dans le sens des temps T croissants, le point B est situé avant la région ω, donc dans une zone où il n'y a pas de perlite, l'austénite étant à l'état métastable, et le point C est situé après la région ω, c'est-à-dire dans une zone où toute l'austénite est transformée en perlite stable. La ventilation modulée sur la figure 2C correspond à l'intervalle de temps où le segment BC traverse la région ω, mais cette modulation de ventilation pourrait être effectuée pendant un intervalle de temps qui ne correspond pas exactement à la traversée de cette région ω, par exemple pendant un intervalle de temps plus court situé entièrement dans la région ω, pour tenir compte des inerties d'exothermicité, ou pendant un intervalle de temps supérieur à cette traversée pour tenir compte des variations possibles de qualités d'acier.
    • Phase 5
  • Cette phase correspond à l'étape (c). Aucun courant électrique ne passe dans le fil 1, et on ventile le fil de préférence à une vitesse élevée Vc, supérieure à la vitesse Va de la phase 1 de façon à avoir un refroidissement rapide. Un refroidissement rapide n'est pas absolument nécessaire lors de cette dernière phase, mais il permet de diminuer le temps total du traitement thermique et par conséquent la longueur de l'installation. A titre d'exemple Vc a une valeur comprise entre Va et VM sur le diagramme 2C, mais on peut envisa­ger des cas différents.
  • La durée de cette phase 5 est représentée par l'inter­valle de temps P₅ sur le diagramme de la figure 2C, et elle correspond à l'intervalle de temps TC, TD. La température du fil 1 à la fin de cette phase 5 peut être par exemple proche de la température ambiante, ou égale à la température ambiante.
  • Etant donné que les valeurs de ϑ , T, I, V ainsi que les valeurs de AC3, AC1, ainsi que la forme des courbes X₁, X₂ peuvent varier en fonction des aciers, les valeurs réelles n'ont pas été portées sur les axes des diagrammes 2A, 2B, 2C.
  • Pour la simplicité de l'exposé et de la réalisation, la température du fil 1 a été supposée constante et égale à ϑb, pendant les phases 2, 3, 4, c'est-à-dire pendant l'étape (b), mais l'invention s'applique au cas où pendant cette étape (b), la température du fil 1 varie dans un intervalle de 10°C par excès ou par défaut autour de la température ϑb obtenue à la fin de la phase 1. Il est cependant préférable que la température du fil 1 soit la plus proche possible de cette température ϑb. De préférence la température du fil 1 ne diffère pas de plus de 5°C, par excès ou par défaut, de cette température ϑb, lors de l'étape (b).
  • Dans la réalisation précédemment décrite, aucun courant électrique ne passe dans le fil 1 pendant les étapes (a) et (c), c'est-à-dire pendant les phases 1 et 5, mais l'invention couvre les cas où on fait passer un courant élec­trique dans le fil 1 pendant au moins une partie d'une de ces phases, ou de ces deux phases, ce qui peut avoir l'avantage de régler les conditions du procédé, de façon souple, dans un même dispositif, pour l'adapter à plusieurs nuances d'acier. Les moyens permettant d'obtenir les refroidissements Ra, Rc sont alors déterminés en tenant compte de ce passage de courant électrique.
  • Un dispositif conforme à l'invention pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention précédemment décrit est représenté aux figures 3 à 7.
  • Ce dispositif 2, qui est capable de traiter huit fils 1 simultanément, a une forme cylindrique avec un axe rectiligne xxʹ, la figure 3 étant une coupe du dispositif 2 effectuée selon cet axe, deux fils 1 étant représentés sur cette figure 3.
  • Le dispositif 2 comporte cinq enceintes référencées E₁, E₂, E₃, E₄, E₅, les fils 1 progressant de l'enceinte E₁ vers l'enceinte E₅, dans le sens de la flèche F, les références P₁, P₂, P₃, P₄, P₅ correspondant aux durées des phases 1 à 5 dans ces enceintes E₁ à E₅ (figure 3).
  • L'enceinte E₁ est représentée en détail aux figures 4 et 5, la figure 4 étant une coupe selon l'axe xxʹ, et la figure 5 étant une coupe perpendiculaire à cet axe, cette coupe de la figure 5 étant schématisée par les segments de lignes droites V-V à la figure 4, l'axe xxʹ étant schématisé par la lettre O à la figure 5.
  • L'enceinte E₁ est limitée extérieurement par un manchon cylindrique 3 comportant une paroi externe 4 et une paroi interne 5. Le manchon 3 est refroidi par un fluide 6 par exemple de l'eau, qui circule entre les parois 4 et 5. La paroi interne 5 comporte une multitude d'ailettes 7 en forme de couronnes d'axe xxʹ.
  • L'enceinte E₁ comporte un groupe moto-ventilateur 8. Ce groupe moto-ventilateur 8 est constitué par un moteur 9, par exemple un moteur électrique, permettant d'entraîner deux turbines 10 en rotation autour de l'axe xxʹ, chacune de ces turbines 10 étant pourvue d'ailettes 11, les fils 1 étant disposés entre les ailettes 11 et la paroi interne 5.
  • Le groupe moto-ventilateur 8 permet de brasser le gaz de refroidissement 12 sous forme d'un anneau gazeux rotatif dans le sens des flèches F₁ (figure 5), cet anneau 120 correspondant au volume qui sépare les ailettes 11 et la paroi interne 5. On a donc ainsi une ventilation radiale des fils 1.
  • Les ailettes 7 permettent un bon échange thermique entre le gaz 12 et l'eau 6.
  • L'enceinte E₁ est isolée aérodynamiquement de l'extérieur et de l'enceinte suivante E₂ par deux plaques circulaires 13 creuses remplies d'un fluide 14 de refroi­dissement, par exemple de l'eau. Ces plaques circulaires 13 sont munies de huit ouvertures 15 permettant le passage des fils 1.
  • L'enceinte E₁ correspond à la phase 1. Les fils 1 ont, lorsqu'ils pénètrent dans l'enceinte E₁, une tempéra­ture supérieure à la température de transformation AC3, de telle sorte qu'ils ont alors une structure austénitique homogène, et ils sont refroidis rapidement dans l'enceinte E₁ jusqu'à ce qu'ils atteignent la température ϑb inférieure à la température de transformation AC1 et supérieure à la température du nez perlitique ϑp. La température ϑb permet la transformation d'austénite métastable en perlite, mais cette transformation ne s'effectue pas encore dans l'enceinte E₁, car le temps d'incubation TB1 à la température du fil ϑb n'a pas encore été atteint et les fils 1 gardent une structure austénitique.
  • Les fils 1 passent ensuite dans l'enceinte E₂. Cette enceinte E₂ est représentée en détail à la figure 6, qui est une coupe selon l'axe xxʹ, et à la figure 7 qui est une coupe perpendiculaire à l'axe xxʹ, de cette enceinte E₂, l'axe xxʹ étant schématisé par la lettre O sur cette figure 7, la coupe de la figure 7 étant schématisée par les segments de lignes droites VII-VII à la figure 6. Cette enceinte E₂ est dépourvue de groupe moto-ventilateur. Chaque fil 1 passe entre deux rouleaux 16 en matière conduisant l'électricité, par exemple du cuivre, à l'entrée de l'enceinte E₂, ces rouleaux 16 permettant de faire circuler dans chaque fil 1 le courant électrique d'intensité Ib, de cette enceinte E₂ à l'enceinte E₄ qui sera décrite plus en détail ultérieure­ment. Les courants électriques circulant dans les fils 1 sont fournis par des transformateurs 17 délivrant chacun la tension électrique U, chacun de ces transformateurs 17 étant contrôlé par un dispositif à Thyristors 18.
  • Il est ainsi possible d'établir à tout instant l'ébalité entre la chaleur reçue par les fils 1, par suite de l'effet Joule, et la chaleur émise par les fils 1, cette émission étant due au rayonnement et à la convection. La tempé­rature des fils 1 est ainsi réglée à la même valeur que celle atteinte à la sortie de l'enceinte E₁ c'est-à-dire ϑb. Pour la simplicité du dessin un seul transformateur 17 et un seul dispositif à Thyristors 18 sont représentés sur la figure 3. L'enceinte E₂ est limitée par un manchon cylindrique creux 19 dans lequel circule un fluide de refroidissement 20, par exemple de l'eau. Ce manchon cylindrique 19 est dépourvu d'ailettes car dans l'enceinte E₂ les échanges thermiques entre les fils 1 et le gaz 12 de refroidissement sont faibles étant donné qu'ils s'effectuent en convection naturelle, c'est-à-dire sans utiliser des moyens mécaniques pour mettre le gaz 12 en mouvement.
  • L'enceinte E₂ correspond à la phase 2, c'est-à-dire qu'il y a dans cette enceinte E₃ formation accélérée de germes aux joints de grains de l'austénite métastable, mais sans qu'il y ait encore transformation d'austénite en perlite.
  • Les fils passent ensuite dans l'enceinte E₃. Cette enceinte E₃ est analogue à l'enceinte E₁ mais avec les différences suivantes :
    - il y a plusieurs groupes moto-ventilateurs 8 disposés à la suite les uns des autres, le long de l'axe xxʹ ;
    - les fils 1 sont chacun parcourus par un courant électrique d'intensite Ib.
  • la ventilation due aux groups 8 est modulée, c'est-à-dire que la vitesse de rotation des turbines 10 est faible à l'entrée de l'enceinte E₃, elle augmente pour passer par un maximum, en suivant l'axe xxʹ, de telle sorte que la vitesse de ventilation passe par un maximum VM, et elle décroît ensuite vers la sortie de l'enceinte E₃, selon la flèche F. Ce maximum VM est par exemple différent de la valeur de la vitesse de ventilation dans l'enceinte E₁. La vitesse des groupes moto-ventilateurs 8 peut être réglée par exemple à l'aide de variateurs de vitesse 21 aigssant sur les moteurs électriques 9 (figure 3), ce qui permet une modulation de la ventilation en fonction de la puissance thermique à extraire. L'enceinte E₃ correspond à la phase 3, c'est-à-dire que dans cette enceinte E₃ il y a transfor­mation d'austénite métastable en perlite qui s'effectue à la température ϑb des fils. Cette transformation dégage une quantité de chaleur d'environ 100 000 J.kg⁻¹ et cela à une vitesse variable entre l'entrée et la sortie des fils 1 de cette enceinte E₃. La production de chaleur à l'intérieur des fils 1 dans ce cas est la somme de la chaleur due à l'effet Joule, par suite des courants électriques circulant dans ces fils 1, et de la chaleur dégagée par la transformation austénite-perlite qui peut atteindre 2 à 4 fois l'effet Joule. Il est donc nécessaire d'accélérer les échanges thermiques, ce qui est obtenu grâce à la ventilation radiale modulée précé­demment décrite, obtenue avec les groupes moto-ventilateur 8.
  • Les fils 1 passent ensuite dans l'enceinte E₄ qui est identique à l'enceinte E₂ précédemment décrite avec la différence que les rouleaux 16 sont disposés vers la sortie de l'enceitne E₄, les courants électriques circulant donc dans les fils pendant pratiquement tout le temps P₄ pendant lequel ils se trouvent dans cette enceinte E₄. Les fils 1 sont ici encore maintenus à la température ϑb.
  • L'enceinte E₄ correspond à la phase 4, elle a pour but de maintenir les fils 1 à la température ϑb pour être sûr que la perlitisation est totale avant de commencer le refroidissement correspondant à la phase 5.
  • Les fils 1 passent ensuite dans l'enceinte E₅ qui est analogue à l'enceinte E₁. Cette enceinte E₅ correspond à la phase 5, elle permet le refroidissement des fils 1 jusqu'à une température par exemple proche de la température ambiante. Il n'est pas nécessaire que ce refroidissement soit rapide, mais il est cependant préférable que le refroidissement soit opéré rapidement pour diminuer la longueur du dispositif 2.
  • Pour simplifier le démontage et le montage du dispositif 2, chaque manchon 3 est constitué par une pluralité de manchons élémentaires 3a, qui peuvent être assemblés avec des brides 22.
  • Des plaques 13 circulaires, analogues aux plaques 13 limitant la chambre E₁ sont disposées entre les chambres E₂, E₃, entre les chambres E₃, E₄, entre les chambres E₄, E₅ et à la sortie de la chambre E₅. Des variateurs de vitesse 21 permettent de faire varier si on le désire les vitesses des moteurs 9 dans les chambres E₁, E₅ (figure 3).
  • La fixation de chaque moteur 9 dans les enceintes E₁, E₃, E₅ peut être effectuée avec une plaque 23 symétrique autour de l'axe xxʹ, cette plaque 23 comportant un fond 24 où est fixé le moteur 9 et une couronne extérieure 25 fixée au manchon cylindrique 3 par les brides 22 (figure 4). Cette couronne extérieure 25 est percée de trous 26 pour le passage des fils 1.
  • Le terme "gaz" pour le gaz de refroidissement 12 doit être pris dans un sens très général, il couvre soit un gaz unique soit un mélange de gaz, par exemple un mélange d'hydro­gène et d'azote.
    • Exemples
  • Les trois exemples suivants permettront de mieux comprendre l'invention, le traitement étant effectué dans le dispositif 2 précédemment décrit.
  • La composition des aciers utilisés est donnée dans le tableau 1 suivant (% en poids).
    Figure imgb0001
  • Les caractéristiques diverses des fils utilisés et les données concernant l'austénitisation sont indiquées dans le tableau 2 suivant:
    Figure imgb0002
  • Dans tous les cas de traitement conforme au procédé de l'invention, pour chaque exemple, les caractéristiques suivants étaient respectées.
  • Nombre de fils : 8 ; vitesse de défilement de chaque fil : 1 m.s⁻¹ ; les caractéristiques du gaz de refroidisse­ment 12 pour tout le dispositif 2 sont données dans le tableau 3 suivant, ce gaz étant un mélange d'hydrogène et d'azote de composition variable en fonction du diamètre des fils 1.
    Figure imgb0003
  • Le nombre de groupes moto-ventilateurs 8 était de un pour les enceintes E₁, E₅ et de cinq pour l'enceinte E₃, la numérotation de ces groupes 8 étant alors de 8-1 à 8-5 dans le sens de la flèche F, pour l'enceinte E₃ comme représenté à la figure 3 (pour la simplicité du dessin, le group 8-3 n'est pas représenté sur cette figure 3).
  • Les caractéristiques de traitement des fils 1 lors des phases 1 à 5 sont indiquées dans le tableau 4 suivant :
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
  • Les caractéristiques mécaniques des fils obtenus sont données dans le tableau 5 suivant :
    Figure imgb0007
  • L'invention se caractérise donc par un procédé qui évite l'emploi de métaux fondus, par exemple le plomb, ou de sels fondus, pendant la transformation d'austénite en perlite, grâce à la combinaison du chauffage du fil par effet Joule et de la ventilation modulée, de telle sorte que l'invention conduit aux avantages suivants :
    - installations simples et de fonctionnement souple ;
    - il n'est pas nécessaire de nettoyer le fil traité qui peut donc être par exemple laitonné puis tréfilé tel quel ;
    - il n'y a pas de problème d'hygiène car aucune toxi­cité n'est à craindre.
  • De préférence, on a les relations suivantes :
    - le diamètre des fils 1 est au moins égal à 0,3 mm et au plus égal à 3 mm ; avantageusement, le diamètre des fils 1 est au moins égal à 0,5 mm et au plus égal à 2 mm ;
    - au cours de la phase 1 : le refroidissement du fil s'effectue à une vitesse moyenne de 100 à 400°C.s⁻¹ ;
    - dans les phases 2 à 4, la température du fil ϑb est comprise entre 450 et 600°C ;
    - la vitesse efficace de l'anneau gazeux à son maximum, dans la phase 3, varie de 2 à 50 m.s⁻¹ ;
    - la vitesse efficace de l'anneau gazeux pour la phase 1 varie de 2 à 50 m.s⁻¹.
  • Les anneaux gazeux rotatifs peuvent être obtenus par d'autres méthodes que des turbines. C'est ainsi que la figure 8 montre à titre d'exemple un appareillage 30 permettant d'obtenir un anneau gazeux rotatif sans utiliser de turbine, cet appareillage 30 pouvant être employé par exemple en remplacement d'au moins une des enceintes E₁, E₃, E₅ précédemment décrites, la figure 8 étant une coupe effectuée perpendiculairement à l'axe xxʹ du dispositif 2, cet axe étant représenté par la lettre O à la figure 8. L'appareillage 30 est limité extérieurement par un manchon cylindrique 31 comportant une paroi extérieure 32 et une paroi intérieure 33. Un fluide de refroidissement 34, par exemple de l'eau, circule entre ces parois 32, 33. L'appareillage 30 est limité intérieu­rement par un cylindre 35. Une série d'injecteurs 36 permet l'arrivée du gaz de refroidissement 12 dans l'espace annulaire 37 délimité par les cylindres 33, 35, les fils 1 étant disposés dans cet espace 37 parallèlement à l'axe xxʹ. La vitesse du gaz 12, à la sortie des injecteurs 36 est représenté par la flèche F₃₆. Cette vitesse a une orientation pratiquement perpen­diculaire à l'axe xxʹ, et donc aux fils 1 et elle est pratique­ment tangente au cylindre fictif d'axe xxʹ où se trouvent les fils 1 qui sont équidistants de cet axe xxʹ, c'est-à-dire que l'injection est tangentielle. On obtient ainsi un anneau gazeux 38 d'axe xxʹ dont la vitesse est pratiquement perpendiculaire à l'axe xxʹ. La vitesse du jet de gaz à la sortie des injecteurs 36 a une valeur comprise entre le double et dix fois la valeur de la vitesse de l'anneau gazeux 38. La sortie du gaz 12 vers l'extérieur de l'appareillage 30 est effectuée grâce aux tuyau­teries 39, la vitesse de sortie du gaz 12 étant représentée par la flèche F₃₉. Les ouvertures 360 des injecteurs 36 sont disposées sur une ligne parallèle à l'axe xxʹ, deux ouvertures 360 successives étant séparées par exemple par une distance de 20 à 30 cm. Il en est de même pour les ouvertures 390 des tuyauteries de sortie 39. Pour la simplicité du dessin, un seul injecteur 36 et une seule tuyauterie de retour 39 ont été représentés à la figure 8.
  • Un compresseur 40 alimente les injecteurs 36 en gaz 12 et reçoit le gaz 12 qui sort de l'appareillage 30 par les tuyauteries 39.
  • La distribution du gaz 12 aux injecteurs 36 se fait grâce au collecteur 41, et la modulation de la vitesse de ventilation dans l'appareillage 30 peut être obtenue à l'aide des vannes 42 disposées à l'entrée de chaque injecteur 36, ces vannes permettant de régler le débit de gaz 12 dans ces injec­teurs 36.
  • Le collecteur 43 reçoit le gaz 12 en provenance des tuyauteries 39, avant que ce gaz pénètre dans le compresseur 40.
  • Lorsque le compresseur 40 est de type volumétrique, on dispose un régulateur de pression 44 qui maintient un écart de pression constant entre le collecteur d'injection 41 et le collecteur de retour 43.
  • Des ailettes 45, sous forme d'anneaux d'axe xxʹ sont fixées à la paroi intérieure 33 pour favoriser les échanges thermiques.
  • Pour avoir une bonne adaptation du compresseur 40 aux nécessités de l'appareillage 30, il peut être avantageux d'en­traîner ce compresseur 40 par un moteur à vitesse variable, ou bien d'utiliser une boîte de vitesse entre ce moteur et le compresseur 40.
  • Dans le dispositif 2 et l'appareillage 30 précédem­ment décrits, la circulation du gaz de refroidissement était effectuée de façon radiale, sous forme d'anneaux gazeux tour­nant autour d'un axe parallèle aux fils métalliques.
  • L'invention s'applique aussi aux cas où la circulation du gaz de refroidissement s'effectue au moins en partie axiale­ment, comme représenté à la figure 9. Le dispositif 50 de cette figure 9 comporte une soufflante 51 qui permet d'introduire le gaz de refroidissement 12 dans un appareillage 52 de répar­tition. Cet appareillage 52 est représenté plus en détail aux figures 10 et 11. L'appareillage 52 comporte un cylindre 53 d'axe yyʹ, disposé dans une chambre annulaire 54. L'axe yyʹ est parallèle au fil 1 qui passe dans la chambre annulaire 54. La figure 10 est une coupe de l'appareillage 52 selon un plan passant par l'axe yyʹ et le fil 1, la figure 11 est une coupe perpendiculaire à l'axe yyʹ, la coupe de la figure 11 étant schématisée par les segments de lignes droites XI-XI à la figure 10.
  • Le gaz 12 sortant de la canalisation 55 est introduit tangentiellement dans la chambre 54, la flèche F₅₅, qui représente la direction du gaz sortant de la canalisation 55, étant pratiquement tangente au cylindre 53 et ayant une direc­tion perpendiculaire à l'axe yyʹ, représenté par le lettre Y à la figure 11. Le gaz 12 introduit dans la chambre 54 forme alors un anneau gazeux 520 qui tourne autour de l'axe yyʹ, cette rotation étant schématisée par la flèche F₅₂ aux figures 10, 11. Le fil 1, en dehors de la chambre 54, passe dans deux tubes 56 disposés avant et après la chambre 54, dans le sens de la flèche F, et communiquant avec cette chambre 54. La circulation du gaz 12 autour du fil 1 dans la chambre 54 est donc en partie radiale. Le gaz 12 s'écoule ensuite le long des tubes 56, en s'éloignant de la chambre 54, l'écoulement étant alors parallèle au fil 1, selon les flèches opposées F₅₆, c'est-à-dire que la circulation du gaz 12 est alors axiale.
  • Des canalisations de soutirage 57 partant des tubes 56 permettent l'écoulement du gaz 12 hors de ces tubes 56, ces canalisations 57 débouchant sur la canalisation collectrice 58 reliée à la canalisation de sortie 59. Le gaz sortant par la canalisation 59 est reinjecté dans la soufflante 51 pour être recyclé, ce trajet n'étant pas représenté sur le dessin dans un but de simplification. La modulation de la ventilation le long des tubes 56 et donc le long du fil 1 est obtenue en réglant à l'aide des vannes 60 le débit de gaz 12 dans chacune des cana­lisations de soutirage 57. Il est ainsi possible d'obtenir, dans les tronçons de tubes 56 référencés 56-1 à 56-4 des débits de gaz 12 qui décroissent au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'appareillage 52, dans le sens des flèches F₅₆ c'est-à-dire que la ventilation, et donc le refroidissement, décroissent dans ce sens. L'effet de refroidissement est maximal dans l'appareillage 52 qui permet de soumettre le fil 1 à une ventilation en partie radiale, la ventilation dans les tubes 56 étant axiale, c'est-à-dire que le gaz 12 s'écoule parallèlement au fil 1, dans le sens des flèches F₅₆. La chaleur apportée par le fil 1 chaud au gaz de refroidissement 12 est évacuée à l'aide d'un échangeur de chaleur eau/gaz 61. Pour la simplicité de la description, seuls quatre tronçons 56-1 à 56-4 ont été représentés de part et d'autre de l'appareillage 52, ces tronçons s'éloignant de l'appareillage 52 dans le sens de la progression 56-1 à 56-4, mais on pourrait utiliser un nombre de tronçons différent de quatre sur chaque tube 56.
  • Le dispositif 50 peut être utilisé pour la phase 3 du procédé conforme à l'invention, en remplacement des groupes moto-ventilateurs 8, ce qui permet une réalisation technique plus simple.
  • Une ventilation analogue à celle du dispositif 50 pourrait être aussi utilisée dans les phases 1 et/ou 5 du procédé conforme à l'invention mais dans ce cas, une modulation de la ventilation n'est pas nécessaire et il suffit de disposer une seule canalisation de soutirage 57 à chaque extrémité des tubes 56 la plus éloignée de l'appareillage 52.
  • La technique d'écoulement axial du gaz est plus facile à mettre en oeuvre que celle de l'écoulement radial, mais elle n'est pas suffisante pour refroidir les fils métalliques dont le diamètre est supérieur à 2 mm et dans ce cas, il faut utili­ser une technique d'écoulement radial, pour le gaz de refroi­dissement.
  • Comme précédemment décrit, il peut être avantageux de faire passer un courant électrique dans le fil 1 pendant les étapes (a) et/ou (c), dans ce cas le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comporte des moyens pour faire passer un courant électrique dans le fil 1 pendant ces étapes, ces moyens pouvant comporter par exemple les rouleaux 16 précédemment décrits.
  • Dans les exemples de réalisation précédemment décrits, le passage du courant dans les fils 1 était obtenu à partire d'une source de tension U, par effet Joule, mais le passage du courant pourrait être aussi obtenu par induction, les dispo­sitifs à effet Joule étant cependant préférés car ils sont plus faciles à réaliser.
  • Le fil 1 traité conformément à l'invention comporte la même structure que celle qu'on obtient par le procédé connu de patentage au plomb, c'est-à-dire une structure perlitique fine. Cette structure comporte des lamelles de cémentite séparées par des lamelles de ferrite. A titre d'exemple, la figure 12 représente en coupe une portion 70 d'une telle structure perli­tique fine. Cette portion 70 comporte deux lamelles de cémentite 71, pratiquement parallèles, séparées par une lamelle de ferrite 72. L'épaisseur des lamelles de cémentite 71 est représentée par "i" et l'épaisseur des lamelles de ferrite 72 est représentée par "e". La structure perlitique est fine, c'est-à-dire que la valeur moyenne de la somme i + e est au plus égale à 1000 Å, avec un écart type de 250 Å.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits.

Claims (25)

1. Procédé pour traiter thermiquement un fil d'acier au carbone de facon à obtenir une structure perlitique fine, ce procédé étant caractérisé par les trois étapes suivantes :
a) le fil, qui a été préalablement maintenu à une tem­pérature supérieure à la température de transformation AC3 pour obtenir une austénite homogène, est refroidi jusqu'à ce qu'il atteigne une température donnée inférieure à la température de transformation AC1 et supérieure à la température du nez de la courbe du début de la transformation de l'austénite métastable en perlite, le fil ayant alors une structure d'austénite métastable sans perlite ;
b) on règle ensuite la température du fil de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10° C, par excès ou par défaut, de cette température donnée, ce réglage étant obtenu en faisant passer un courant électrique dans le fil, pendant un temps supérieur au temps de perlitisation et en effectuant une ventilation modulée pendant une partie de ce temps ;
c) on refroidit ensuite le fil.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte les cinq phases successives suivantes :
- au cours de la phase 1, le fil, qui a été préala­blement maintenu à une température supérieure à la tempéra­ture de transformation AC3 est refroidi jusqu'à ce qu'il atteigne la température donnée, on règle ensuite la température du fil de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10° C, par excès ou par défaut, de cette température donnée, ce réglage étant obtenu en faisant passer un courant électrique dans le fil, pendant les trois phases 2, 3, 4 suivantes :
- au cours de la phase 2, aucune ventilation n'est effectuée ;
- au cours de la phase 3, on effectue une ventilation modulée ;
- au cours de la phase 4, aucune ventilation n'est effectuée ;
on refroidit ensuite le fil lors de la phase 5.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le refroidissement du fil, après perlitisation, est effectué jusqu'à une température proche de la température ambiante.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la ventilation modulée est au moins en partie une ventilation radiale.
5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que la ventilation radiale se traduit par la formation d'un anneau gazeux rotatif dont la vitesse maximum est au moins égale à 2 m.s⁻¹ et au plus égale à 50 m.s⁻¹.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la ventilation modulée est au moins en partie une ventilation axiale.
7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la vitesse maximum de la ventilation axiale est au moins égale à 10 m.s⁻¹ et au plus égale à 100 m.s⁻¹.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le refroidissement avant perli­tisation et/ou le refroidissement après perlitisation sont effectués au moins en partie par une ventilation radiale et/ou axiale.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que pendant le refroidissement avant perlitisation, la ventila­tion est au moins en partie radiale avec la formation d'un anneau gazeux rotatif dont la vitesse est au moins égale à 2 m.s⁻¹ et au plus égale à 50 m.s⁻¹, ou axiale avec une vitesse comprise entre 10 et 100 m.s⁻¹.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le diamètre du fil est au moins égal à 0,3 mm et au plus égal à 3 mm.
11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que le diamètre du fil est au moins égal à 0,5 mm et au plus égal à 2 mm.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que le refroidissement avant perli­tisation est effectué à une vitesse moyenne de 100 à 400°C.s⁻¹.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que lors de l'étape (b) la température du fil ne diffère pas de plus de 5° C, par excès ou par défaut, de cette température donnée.
14. Dispositif pour traiter thermiquement un fil d'acier au carbone de façon à obtenir une structure perlitique fine, caractérisé en ce qu'il comporte :
a) des moyens permettant de refroidir le fil, qui a été préalablement maintenu à une température supérieure à la température de transformation AC3, ces moyens de refroidisse­ment permettant au fil d'atteindre une température donnée inférieure à la température de transformation AC1 et supérieure à la température du nez de la courbe du début de la transfor­ mation de l'austénite métastable en perlite, le fil ayant alors une structure d'austénite métastable sans perlite ;
b) des moyens permettant ensuite de régler la tempéra­ture du fil de telle sorte qu'elle ne diffère pas de plus de 10°C, par excès ou par défaut, de cette température donnée, pendant un temps supérieur au temps de perlitisation, ces moyens comportant des moyens électriques pour faire passer un courant électrique dans le fil et des moyens de ventilation modulée ;
c) des moyens permettant de refroidir ensuite le fil.
15. Dispositif selon la revendication 14 caractérisé en ce que les moyens permettant de refroidir le fil avant et/ou après la perlitisation sont des moyens de ventilation.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendi­cations 14 ou 15, carctérisé en ce que les moyens de venti­lation permettent d'obtenir au moins en partie une ventilation radiale.
17. Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que les moyens de ventilation comportent au moins une turbine.
18. Dispositif selon la revendication 17 caractérisé en ce que les moyens de ventilation modulée comportent plusieurs turbines et des moyens permettant de faire varier la vitesse des turbines.
19. Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que les moyens de ventilation comportent au moins un injecteur permettant d'obtenir une injection de gaz tangentielle, mettant en mouvement un anneau gazeux rotatif, la vitesse d'injection étant perpendiculaire au fil.
20. Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que les moyens de ventilation modulée comportent plusieurs injecteurs à injection tangentielle, et des moyens permettant de régler le débit de gaz dans ces injecteurs.
21. Dispositif selon l'une quelconque des reven­dications 14 à 20 caractérisé en ce que les moyens de venti­lation permettent d'obtenir au moins en partie une ventilation axiale.
22. Dispositif selon la revendication 21 caractérisé en ce que les moyens de ventilation modulée comportent des canalisations de soutirage permettant de modifier le débit de gaz le long du fil.
23. Fil d'acier obtenu selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 13.
24. Fil d'acier obtenu avec le dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 14 à 22.
25. Fil d'acier selon l'une quelconque des reven­dications 23 ou 24 caractérisé en ce qu'il a une structure perlitique fine, avec des lamelles de cémentite d'épaisseur "i" et des lamelles de ferrite d'épaisseur "e" telles que la valeur moyenne de la somme i + e soit au plus égale à 1 000 Å avec un écart type de 250 Å.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2632973A1 (fr) * 1988-06-21 1989-12-22 Michelin & Cie Procedes et dispositifs pour obtenir une structure d'austenite homogene
EP1078994A2 (fr) * 1999-08-27 2001-02-28 Graf + Cie Ag Procédé et dispositif pour la fabrication de fil fin

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2626290B1 (fr) * 1988-01-25 1990-06-01 Michelin & Cie Procedes et dispositifs permettant de traiter thermiquement des fils d'acier au carbone de facon a obtenir une structure perlitique fine
FR2650296B1 (fr) * 1989-07-26 1991-10-11 Michelin & Cie Procede et dispositif pour traiter thermiquement au moins un fil metallique avec des plaques de transfert thermique
FR2736006A1 (fr) 1995-06-29 1997-01-03 Sedepro Pneumatique comportant des cables circonferentiels pour ancrer la carcasse, procede de preparation de tels cables
AT509356B1 (de) * 2010-02-04 2011-12-15 Cpa Comp Process Automation Gmbh Vorrichtung und verfahren zum wärmebehandeln von stahldrähten
CN103088378A (zh) * 2013-01-25 2013-05-08 启东市海纳精线科技有限公司 用于进行镀锌切割丝生产的设备及其生产工艺
FR3017880B1 (fr) * 2014-02-21 2018-07-20 Compagnie Generale Des Etablissements Michelin Procede de traitement thermique a refroidissement continu d'un element de renfort en acier pour pneumatique
FR3017882B1 (fr) * 2014-02-21 2016-03-11 Michelin & Cie Procede de traitement thermique d'un element de renfort en acier pour pneumatique
CN104263899B (zh) * 2014-10-14 2016-06-29 海城正昌工业有限公司 一种细钢丝正火工艺及装置
CN106636593B (zh) * 2016-12-28 2019-02-26 东莞科力线材技术有限公司 超塑性纯铁材料的生产加工工艺
JP6922759B2 (ja) * 2018-01-25 2021-08-18 トヨタ自動車株式会社 鋼部材の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645805A (en) * 1969-11-10 1972-02-29 Schloemann Ag Production of patented steel wire
US3830478A (en) * 1973-01-10 1974-08-20 Technofil Spa Continuous metal wire annealing furnace
EP0006841A2 (fr) * 1978-07-03 1980-01-09 Trefilarbed S.A. Dispositif pour le traitement thermique en continu de produits métalliques

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1508442A1 (de) * 1966-05-07 1969-10-23 Schloemann Ag Verfahren zur gesteuerten Abkuehlung von Draht
SU433222A1 (ru) * 1972-05-26 1974-06-25 Жжезнодорожного Транспорта СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ КАТАНИЯ КОЛВСоi-'J
SU495945A1 (ru) * 1974-06-13 1978-09-30 Ленинградский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им. А.А.Жданова Спектрометр с интерференционной селективной амплитудной модул цией
HU173835B (hu) * 1975-02-20 1979-08-28 December 4 Drotmuevek Sposob i ustrojstvo dlja patentirovanija provolok pri odnovremennom volochenii ikh
JPS5846534B2 (ja) * 1979-06-26 1983-10-17 住友金属工業株式会社 鋼線材の直接通電焼鈍方法
JPS565936A (en) * 1979-06-29 1981-01-22 Mitsubishi Atom Power Ind Inc Liquid metallic sodium purifying method
US4280857A (en) * 1979-11-05 1981-07-28 Aluminum Company Of America Continuous draw anneal system
SU1224347A1 (ru) * 1981-12-29 1986-04-15 Гомельский Государственный Университет Способ патентировани стальной проволоки

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3645805A (en) * 1969-11-10 1972-02-29 Schloemann Ag Production of patented steel wire
US3830478A (en) * 1973-01-10 1974-08-20 Technofil Spa Continuous metal wire annealing furnace
EP0006841A2 (fr) * 1978-07-03 1980-01-09 Trefilarbed S.A. Dispositif pour le traitement thermique en continu de produits métalliques

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, vol. 5, no. 54 (C-50)[726], 15 avril 1981; & JP-A-56 005 931 (SUMITOMO KINZOKU KOGYO K.K.) 22-01-1981 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2632973A1 (fr) * 1988-06-21 1989-12-22 Michelin & Cie Procedes et dispositifs pour obtenir une structure d'austenite homogene
EP0347699A1 (fr) * 1988-06-21 1989-12-27 COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN-MICHELIN & CIE Procédés et dispositifs pour obtenir une structure d'austénite homogène
EP1078994A2 (fr) * 1999-08-27 2001-02-28 Graf + Cie Ag Procédé et dispositif pour la fabrication de fil fin
EP1078994A3 (fr) * 1999-08-27 2003-05-28 Graf + Cie Ag Procédé et dispositif pour la fabrication de fil fin

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