EP0410294A1 - Method and apparatus for annealing metal strips - Google Patents
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- EP0410294A1 EP0410294A1 EP90113801A EP90113801A EP0410294A1 EP 0410294 A1 EP0410294 A1 EP 0410294A1 EP 90113801 A EP90113801 A EP 90113801A EP 90113801 A EP90113801 A EP 90113801A EP 0410294 A1 EP0410294 A1 EP 0410294A1
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- 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
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
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- 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
Definitions
- the strip is kept at 950 ⁇ 3 ° C.
- This phase includes a temperature rise step and a temperature maintenance step.
- composition of the steel used is as follows: C: 0.80%; Mn: 0.69%; If: 0.21%; S: 0.025%; P: 0.018%; Al: 0.081%; Ca: 0.044%; Cr: 0.059%; Ni: 0.015%.
- the strip having undergone all of this treatment has the following characteristics: - steel structure: 100% perlite; - tensile breaking stress: 1150 MPa; - elongation at break: 7%.
- the invention allows the following advantages: - simplicity of implementation; - flexibility of settings; which makes it possible to process strips of variable thicknesses in the same installation; - low investment and operating costs because, due to the absence of forced circulation, the use of compressors or turbines is avoided, and the use of metals or molten salts is avoided; - any hygiene problem is avoided because no metals or molten salts are used, and cleaning of the strip after treatment is not necessary.
- the invention is not limited to the embodiments previously described.
- the invention covers the case where several strips are processed simultaneously.
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Abstract
Description
L'invention concerne les procédés et les dispositifs permettant de traiter thermiquement des feuillards métalliques.The invention relates to methods and devices for heat treating metal strips.
Les demandes de brevets français 88/00904 et 88/08425 décrivent des procédés et des dispositifs permettant d'effectuer des traitements de perlitisation et d'austénitisation de fils métalliques en utilisant des tubes qui contiennent des gaz pratiquement dépourvus de ventilation forcée.French patent applications 88/00904 and 88/08425 describe methods and devices making it possible to carry out pearlitization and austenitization treatments of metal wires using tubes which contain gases practically without forced ventilation.
Ces procédés et ces dispositifs présentent les avantages suivants :
- simplicité, coûts d'investissement et de fonctionnement peu élevés, car on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus ainsi que l'emploi de compresseurs ou de turbines qui seraient nécessaires avec une circulation de gaz forcée ;
- on peut obtenir une loi de refroidissement précise et éviter le phénomène de recalescence dans le cas de la perlitisation ;
- on peut faire varier le diamètre des fils dans de larges limites, pour une même installation ;
- dans le cas de la perlitisation, on évite tout problème d'hygiène et un nettoyage du fil n'est pas nécessaire puisqu'on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus.These methods and these devices have the following advantages:
- simplicity, low investment and operating costs, because the use of metals or molten salts is avoided as well as the use of compressors or turbines which would be necessary with forced gas circulation;
- one can obtain a precise cooling law and avoid the phenomenon of recalescence in the case of pearlitization;
- the diameter of the wires can be varied within wide limits, for the same installation;
- In the case of pearlitization, any hygiene problem is avoided and a cleaning of the wire is not necessary since the use of metals or molten salts is avoided.
Le but de l'invention est de généraliser ces avantages au cas du traitement thermique de feuillards métalliques.The object of the invention is to generalize these advantages in the case of the heat treatment of metal strips.
En conséquence, l'invention concerne un procédé pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique, caractérisé en ce qu'on fait passer le feuillard dans une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de ventilation forcée de telle sorte qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, et en ce que le coefficient KT défini par la relation :
KT =
est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer,Consequently, the invention relates to a method for heat treating at least one metal strip, characterized in that the strip is passed through an enclosure containing a gas practically without forced ventilation so that a heat transfer takes place. performs between the strip and the walls of the enclosure by means of the gas contained in the enclosure, and in that the coefficient K T defined by the relation:
K T =
is chosen according to the heat treatment to be carried out,
J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres ; E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité thermique du gaz déterminée à 600°C et exprimée en watts.m⁻¹°K⁻¹.J being the thickness of the layer of gas between the strip and the enclosure, expressed in millimeters; E being the thickness of the strip, expressed in millimeters, and C being the thermal conductivity of the gas determined at 600 ° C and expressed in watts.m⁻¹ ° K⁻¹.
L'invention concerne également un dispositif pour traiter thermiquement au moins un feuillard métallique, le dispositif étant caractérisé par les points suivants :
- a) il comporte au moins une enceinte contenant un gaz pratiquement dépourvu de ventilation forcée, et des moyens permettant de faire passer au moins un feuillard dans l'enceinte ;
- b) le dispositif est agencé pour qu'un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard et les parois de l'enceinte par l'intermédiaire du gaz contenu dans l'enceinte, le coefficient KT défini par la relation ;
KT =
étant choisi en fonction du traitement thermique à effectuer,
J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et
l'enceinte, exprimée en millimètres,
E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité thermique du gaz déterminée à 600°C et exprimée en watts.m⁻¹.°K⁻¹.
- a) it comprises at least one enclosure containing a gas practically devoid of forced ventilation, and means making it possible to pass at least one strip through the enclosure;
- b) the device is arranged so that a heat transfer takes place between the strip and the walls of the enclosure by means of the gas contained in the enclosure, the coefficient K T defined by the relation;
K T =
being chosen according to the heat treatment to be carried out,
J being the thickness of the gas layer between the strip and
the enclosure, expressed in millimeters,
E being the thickness of the strip, expressed in millimeters, and C being the thermal conductivity of the gas determined at 600 ° C and expressed in watts.m⁻¹. ° K⁻¹.
L'invention concerne également les feuillards métalliques obtenus avec le procédé et le dispositif conformes à l'invention.The invention also relates to the metal strips obtained with the method and the device according to the invention.
De tels feuillards peuvent être utilisés par exemple pour renforcer des articles, en particulier des enveloppes de pneumatiques.Such strips can be used for example to reinforce articles, in particular tire casings.
L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples non limitatifs qui suivent et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.The invention will be easily understood with the aid of the following nonlimiting examples and all schematic figures relating to these examples.
Sur le dessin :
- - la figure 1 représente en coupe longitudinale un dispositif conforme à l'invention ;
- - la figure 2 représente le dispositif de la figure 1, en coupe transversale, la coupe de la figure 2 étant schématisée par les segments de lignes droites II-II à la figure 1 ;
- - la figure 3 représente en coupe transversale un autre dispositif conforme à l'invention ;
- - la figure 4 représente en coupe longitudinale un autre dispositif conforme à l'invention ;
- - la figure 5 représente vu de dessus une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention avec des ailettes ;
- - la figure 6 représente en coupe longitudinale une partie des ailettes du dispositif représenté à la figure 5 ;
- - la figure 7 représente, vu de dessus, une partie d'un autre dispositif conforme à l'invention ;
- - la figure 8 représente, en coupe longitudinale un autre dispositif conforme à l'invention, cette coupe étant schématisée par les segments de ligne droite VIII-VIII à la figure 9 ;
- - la figure 9 représente, vu de dessus, une partie du dispositif représenté à la figure 8.
- - Figure 1 shows in longitudinal section a device according to the invention;
- - Figure 2 shows the device of Figure 1, in cross section, the section of Figure 2 being shown schematically by the segments of straight lines II-II in Figure 1;
- - Figure 3 shows in cross section another device according to the invention;
- - Figure 4 shows in longitudinal section another device according to the invention;
- - Figure 5 shows a top view of part of another device according to the invention with fins;
- - Figure 6 shows in longitudinal section part of the fins of the device shown in Figure 5;
- - Figure 7 shows, seen from above, part of another device according to the invention;
- - Figure 8 shows, in longitudinal section another device according to the invention, this section being shown schematically by the straight line segments VIII-VIII in Figure 9;
- - Figure 9 shows, seen from above, part of the device shown in Figure 8.
Le terme "feuillard" doit être pris dans un sens général et englobe tout élément allongé présentant une section perpendiculaire à sa direction longitudinale qui ait une largeur notablement supérieure à son épaisseur, cet élément pouvant avoir la forme d'une plaque sensiblement plane, ou la forme d'un profilé. De préférence le rapport entre la largeur du feuillard et son épaisseur est au moins égal à 10, la largeur du feuillard étant déterminée en suivant la surface du feuillard, sur sa section perpendiculaire à sa direction longitudinale.The term "strip" must be taken in a general sense and includes any elongated element having a section perpendicular to its longitudinal direction which has a width significantly greater than its thickness, this element possibly having the shape of a substantially flat plate, or the shape of a profile. Preferably the ratio between the width of the strip and its thickness is at least equal to 10, the width of the strip being determined by following the surface of the strip, on its section perpendicular to its longitudinal direction.
Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 100 conforme à l'invention permettant de traiter thermiquem ent un feuillard métallique 1. La figure 1 est une coupe du dispositif 100 effectuée selon la longueur du feuillard et la figure 2 est une coupe de ce dispositif perpendiculairement à la longueur du feuillard.Figures 1 and 2 show a
La coupe de la figure 1 est schématisée par les segments de ligne droite I-I à la figure 2, et la coupe de la figure 2 est schématisée par les segments de ligne droite II-II à la figure 1.The section of Figure 1 is shown schematically by the straight line segments I-I in Figure 2, and the section of Figure 2 is shown schematically by the straight line segments II-II in Figure 1.
Le dispositif 100, permettant de traiter thermiquement le feuillard 1, comporte une enceinte 2 contenant un gaz 3 pratiquement dépourvu de ventilation forcée.The
Le dispositif 100 comporte des moyens permettant de faire défiler le feuillard 1 dans l'enceinte 2, ces moyens, non représentés dans un but de simplification étant des moyens connus, par exemple des rouleaux sur lesquels s'enroule le feuillard 1 au moins un de ces rouleaux étant actionné par un moteur.The
Le terme "pratiquement dépourvu de ventilation forcée" veut dire que le gaz 3 dans l'enceinte 2 est soit immobile, soit soumis à une faible ventilation qui ne modifie pratiquement pas les échanges thermiques entre le feuillard 1 et le gaz 3, cette faible ventilation étant par exemple due uniquement au déplacement du feuillard 1 lui-même.The term "practically without forced ventilation" means that the
Le déplacement du feuillard 1 dans l'enceinte 2 est schématisé par la flèche F à la figure 1.The movement of the
Le dispositif 100 comporte un fluide caloporteur 4 circulant à l'extérieur de l'enceinte 2 dans l'enveloppe 5 creuse entourant l'enceinte 2. Le fluide caloporteur 4 arrive dans l'enveloppe 5 par la tubulure 6, et ressort par la tubulure 7, la circulation du fluide caloporteur 4 étant schématisée par les flèches F₄ à la figure 1. Les moyens connus utilisés pour faire circuler le fluide 4 ne sont pas représentés dans un but de simplification, ces moyens comportant par exemple une pompe. Le fluide 4 est par exemple de l'eau. Lors du traitement thermique un transfert de chaleur s'effectue entre le feuillard 1 et les parois 2a de l'enceinte 2, situées en face du feuillard 1, par l'intermédiaire du gaz 3. Le transfert de chaleur s'effectue également entre les parois 2a et le fluide 4. L'enceinte 2 et l'enveloppe 5 sont réalisées avec des matières conduisant la chaleur, par exemple des matières métalliques, le transfert s'effectuant du feuillard 1 vers le fluide 4, dans le cas d'un traitement de refroidissement du feuillard 1.The
Les guides 8, par exemple en céramique, assurent le guidage du feuillard 1.
Le coefficient KT est donné par la relation
KT =
J étant l'épaisseur exprimée en millimètres de la couche de gaz 3 entre le feuillard 1 et l'enceinte 2, E étant l'épaisseur du feuillard exprimée en millimètres, C étant la conductibilité thermique du gaz 3 déterminée à 600°C et exprimée en watts.m⁻¹.°K⁻¹. De préférence J est au moins égal à 0,2 mm et au plus égal à 2 mm. Ce coefficient KT est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer comme décrit ultérieurement. De préférence on a la relation 0,01 ≦ KT ≦ 100. D représente la distance entre les parois 2a, mesurée dans le sens de l'épaisseur E et l'on a : D = 2J + E. La largeur du feuillard 1 est représentée par L.The coefficient K T is given by the relation
K T =
J being the thickness expressed in millimeters of the
Le gaz 3 peut être de nature très diverse, par exemple l'hydrogène, l'azote, l'hélium, un mélange d'hydrogène et d'azote, d'hydrogène et de méthane, d'azote et de méthane, d'hélium et de méthane, d'hydrogène, d'azote et de méthane.The
Le feuillard 1 représenté aux figures 1 et 2 a la forme d'une plaque plane, mais l'invention s'applique aux cas où le feuillard a une forme qui n'est pas plane. C'est ainsi que le dispositif 200, conforme à l'invention, représenté à la figure 3 permet de traiter un feuillard 1 ayant une forme en équerre, l'enceinte 2 étant alors adaptée pour qu'il y ait une épaisseur J pratiquement constante de gaz 3 entre le feuillard 1 et l'enceinte 2 qui est par exemple elle-même disposée dans l'enveloppe extérieure 5 de forme cylindrique. L'épaisseur J peut être adaptée au traitement thermique à effectuer ou au feuillard. Par exemple dans le dispositif 300, conforme à l'invention, représenté à la figure 4 le réglage de l'épaisseur J est réalisé à l'aide de tiges 12 de section hémicylindrique tournant autour d'un axe 0, ce qui modifie la distance entre les parois 2a de l'enceinte 2. D'autres moyens sont utilisables, par exemple des vis.The
Les figures 3 et 4 sont des coupes effectuées respectivement perpendiculairement à la direction longitudinale du feuillard 1, et longitudinalement.Figures 3 and 4 are sections made respectively perpendicular to the longitudinal direction of the
La figure 5 représente un autre dispositif 400 conforme à l'invention, la figure 5 étant une vue de dessus du dispositif, l'enveloppe 5 étant supposée enlevée. Chaque paroi 2a comporte des ailettes 20 disposées du côté du fluide 4 pour améliorer les échanges thermiques entre la paroi 2a et le fluide 4. Ces ailettes 20 ont une orientation perpendiculaire à la direction longitudinale du feuillard 1, schématisée par la flèche F. Des déflecteurs 21 permettent au fluide 4 de circuler en chicane entre la tubulure 6 d'arrivée et la tubulure 7 de sortie. Cette disposition permet de favoriser les échanges thermiques entre le feuillard 1 et le fluide 4.FIG. 5 represents another
La figure 6 représente quatre ailettes 20 en coupe selon un plan perpendiculaire au feuillard 1, selon la direction longitudinale de ce feuillard. On voit sur la figure 6 que les ailettes 20 ont une hauteur H entre l'enceinte 2 et le joint 9 d'étanchéité, ces ailettes étant séparées par la distance R, l'épaisseur des ailettes étant représentée par Ea.FIG. 6 shows four
La figure 7 représente vu de dessus la circulation du fluide caloporteur 4 d'un autre dispositif 500 conforme à l'invention. Ce dispositif 500 est analogue au dispositif 400 avec la différence que les ailettes 20 sont orientées selon la longueur du feuillard, c'est-à-dire parallèlement à la flèche F, l'alimentation 6 et la sortie 7 du fluide 4 s'effectuant d'un même côté du dispositif par rapport au sens de défilement F.FIG. 7 represents seen from above the circulation of the
Dans ce dispositif, le fluide 4 s'écoule parallèlement à la longueur du feuillard mais selon des sections de sens opposés grâce à un/ou plusieurs déflecteurs 21, disposés également dans le sens de la longueur du feuillard, un seul de ces déflecteurs 21 étant représenté à la figure 7 dans un but de simplification.In this device, the
L'invention concerne également les dispositifs dépourvus de fluides caloporteurs comme par exemple le dispositif 600 représenté à la figure 8. Les parois 2a de l'enceinte 2 de ce dispositif 600 sont formées par deux plaques en céramiques 30 séparées par la distance D. Ces plaques 30 comportent des rainures 31 dans lesquelles sont disposées des résistances électriques chauffantes 32 au contact des plaques 30. A titre d'exemple, chaque plaque 30 comporte une rainure dans laquelle est disposée une résistance 32, cette résistance ayant la forme d'un serpentin, comme représenté à la figure 9 qui est une vue de dessus d'une plaque 30 avec sa résistance 32. Ce dispositif 600 est utilisé pour chauffer le feuillard 1 ou pour empêcher son refroidissement.The invention also relates to the devices devoid of heat transfer fluids such as for example the
Les exemples qui suivent sont destinés à décrire des traitements thermiques de feuillards effectués conformément à l'invention.The examples which follow are intended to describe heat treatments of strips carried out in accordance with the invention.
Tous les feuillards traités sont à titre d'exemple sous forme de plaques planes, c'est-à-dire qu'ils ont une section perpendiculaire à la direction longitudinale qui a une forme rectangulaire.All the strips treated are by way of example in the form of flat plates, that is to say that they have a section perpendicular to the longitudinal direction which has a rectangular shape.
Ce traitement consiste à chauffer le feuillard pour obtenir une austénite homogène et à le refroidir pour obtenir une structure ferrite + bainite.
- caractéristiques du feuillard : épaisseur E = 3,5 mm ; largeur L : 550 mm ;
- composition de l'acier de ce feuillard : C : 0,10 % ; Mn : 0,65 % ; Si : 0,5 % ; S = 0,007 % ; P : 0,015 % ; Al : 0,03 % ; Cu : 0,25 % ; Nb : 0,02 % ;
- vitesse de défilement : 0,5 m/s .This treatment consists in heating the strip to obtain a homogeneous austenite and in cooling it to obtain a ferrite + bainite structure.
- characteristics of the strap: thickness E = 3.5 mm; width L: 550 mm;
- composition of the steel of this strip: C: 0.10%; Mn: 0.65%; If: 0.5%; S = 0.007%; P: 0.015%; Al: 0.03%; Cu: 0.25%; Nb: 0.02%;
- running speed: 0.5 m / s.
L'installation de traitement du feuillard comporte 3 sections : une section de chauffage et deux sections de refroidissement, dont les caractéristiques sont les suivantes :
- Section de chauffage
On utilise deux éléments en série, analogues au dispositif 600 précédemment décrit. Puissance nominale totale du premier élément 3000 kW et du deuxième élément 1600 kW. Régulation de la température par caméra infrarouge. Nature du gaz 3 : hydrogène pur ; température des plaques 30 : 1200°C ; épaisseur J : 0,25 mm ; température du feuillard : à l'entrée 20°C à la sortie 850 ± 3°C. Temps de séjour du feuillard dans la section de chauffage : 4,8 s. Pour cette section, KT= 7,29.
- Première section de refroidissement
On utilise deux éléments en série analogues au dispositif 500, mais sans ailettes, avec 5 déflecteurs 21, de chaque côté de l'enceinte 2. Débit d'eau 11 l/s. Nature du gaz 3 : mélange d'hydrogène et d'azote, avec 60 % en volume d'hydrogène, J = 1,7 mm. Température du feuillard à l'entrée 850°C ; à la sortie 750°C, pour un temps de séjour du feuillard de 10 s.
Pour cette section de refroidissement, on a KT = 94,66 ;
- Deuxième section de refroidissement :
Cette section comporte un élément analogue au dispositif 400 avec des ailettes et 5 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit d'eau 40 l/s. Nature du gaz 3 : de l'hydrogène pur. J = 0,2 mm. Température du feuillard : à l'entrée 750°C à la sortie 350°C, pour un temps de séjour du feuillard de 4 s. KT = 5,83.
Résultats obtenus par ce traitement total :
Structure de l'acier ferrite (85 %) + bainite
Limite élastique : 480,7 MPa.
Contrainte à la rupture en traction : 612,5 MPa
Allongement à la rupture : 29 %
La limite élastique est la contrainte pour laquelle il existe un allongement rémanent de 0,2 %.The strip processing installation has 3 sections: a heating section and two cooling sections, the characteristics of which are as follows:
- Heating section
Two elements are used in series, analogous to the
- First cooling section
Two elements are used in series analogous to the
For this cooling section, we have K T = 94.66;
- Second cooling section:
This section includes an element similar to the
Results obtained by this total treatment:
Structure of ferrite steel (85%) + bainite
Elastic limit: 480.7 MPa.
Tensile breaking stress: 612.5 MPa
Elongation at break: 29%
The elastic limit is the stress for which there is a residual elongation of 0.2%.
De préférence, pour un tel traitement d'acier à deux phases, l'ensemble du procédé de traitement thermique est effectué de telle sorte qu'on ait la relation :
4 ≦ KT ≦ 100.Preferably, for such a two-phase steel treatment, the entire heat treatment process is carried out so that the relationship is:
4 ≦ K T ≦ 100.
Cet exemple concerne le traitement d'un acier au carbone à structure martensitique revenue, conformément au brevet FR 2 311 854.This example concerns the treatment of carbon steel with a martensitic structure, in accordance with
On utilise un feuillard d'épaisseur E 100 µm et de largeur L 300 mm obtenu par laminage à froid d'un feuillard d'épaisseur 2 mm dont l'acier a la composition suivante : C : 0,085 % ; Mn : 0,3 % ; Si : 0,05 % ; S : 0,024 % ; P : 0,024 % ; Cu : 0,056 % : Cr ;: 0,05 % ; Ni : 0,025 % ; N : 0,003 % ; O total : 0,0145 %.We use a strip of
Vitesse de défilement du feuillard : 1 m/s.Strip running speed: 1 m / s.
L'installation comporte 8 sections, correspondant aux 8 phases du procédé.The installation has 8 sections, corresponding to the 8 phases of the process.
On utilise deux éléments en série conformes au dispositif 600, chacun ayant une longueur de 2 m, puissances nominales de chauffage : 1er élément : 150 kW ; 2e élément : 50 kW. J = 0,8 mm ; KT = 0,019.Two elements are used in series in accordance with
Le gaz de cémentation a la composition suivante : H₂: 85 % ; CH₄ : 12 % ; N₂ : 3 % (% volumétriques).The carburizing gas has the following composition: H₂: 85%; CH₄: 12%; N₂: 3% (% volumetric).
Températures du feuillard : à l'entrée 20°C, à la sortie : 1000°C.Strip temperatures: at the
La teneur en carbone à la sortie du four de cémentation est de 0,8 %. De préférence, lors de cette cémentation d'acier doux, on obtient un acier comportant entre 0,4 et 0,9 % de carbone. Le produit C % x 0 % est de 11,6 x 10⁻³. La résistance à la rupture en traction est de 110 kg/mm².The carbon content at the outlet of the carburizing furnace is 0.8%. Preferably, during this carburizing of mild steel, a steel is obtained comprising between 0.4 and 0.9% carbon. The product C% x 0% is 11.6 x 10⁻³. The tensile strength is 110 kg / mm².
Cette phase comporte deux étapes : montée en température et maintien en température.This phase has two stages: temperature rise and temperature maintenance.
Dans cette étape, le feuillard est chauffé de façon à obtenir une austénite homogène (bonne mise en solution des carbures). On utilise deux éléments en série conformes au dispositif 600. Puissances nominales : pour le premier élément 100 kW, pour le deuxième élément : 60 kW. J = 0,8 mm. Nature du gaz 3 : hydrogène pur. Températures du feuillard : à l'entrée 20°C, à la sortie 950 ± 3°C. Temps de séjour du feuillard : 1,5 s.In this step, the strip is heated so as to obtain a homogeneous austenite (good dissolution of the carbides). We use two elements in series conforming to 600 device. Nominal powers: for the
Lors de cette étape on a KT = 0,019.During this step we have K T = 0.019.
Utilisation d'un élément conforme au dispositif 600, puissance nominale de chauffage : 50 kW ; Nature du gaz 3 : hydrogène pur ; J = 2 mm.Use of an element conforming to
Le feuillard est maintenu à 950 ± 3°C.
Temps de séjour du feuillard : 1 s.
Lors de cette étape on a KT = 0,048.The strip is kept at 950 ± 3 ° C.
Strip residence time: 1 s.
During this step we have K T = 0.048.
Utilisation de deux éléments en série analogues au dispositif 400, avec des ailettes, chaque élément comportant 5 déflecteurs de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau pour cette phase : 1,5 l/s. Nature du gaz 3 : mélange H₂ + N₂ avec 75 % en volume de H₂. J = 0,7 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 950°C ; à la sortie 500° C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
Lors de cette phase on a KT = 0,025.Use of two elements in series similar to
Strip temperatures: at the entrance: 950 ° C; at the
Strip residence time: 0.5 s.
During this phase we have K T = 0.025.
Utilisation de deux éléments en série analogues au dispositif 500, mais sans ailette, chaque élément comportant 5 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau 1,3 l/s. Nature du gaz 3 : mélange H₂ + N₂, avec 75 % en volume de H₂. J = 1 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 500°C, à la sortie : 50°C. Temps de séjour du feuillard : 3 s.
Pour cette phase on a KT = 0,036.Use of two elements in series analogous to the
Strip temperatures: at the inlet: 500 ° C, at the outlet: 50 ° C. Strip residence time: 3 s.
For this phase we have K T = 0.036.
Dans cette phase on effectue une austénitisation à faible température, avec un faible temps de maintien au dessus de AC3, ce qui évite le grossissement du grain d'austénite et permet une amélioration des caractéristiques mécaniques du produit.In this phase an austenitization is carried out at low temperature, with a short holding time above AC3, which avoids the enlargement of the austenite grain and allows an improvement in the mechanical characteristics of the product.
On utilise deux éléments de chauffage analogues au dispositif 600. Puissances nominales de chauffage : 1er élément : 85 kW, 2e élément 45 kW. Régulation de la température par caméra infrarouge.
Nature du gaz 3 : hydrogène pur : J = 2,2 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée : 20°C, à la sortie : 800 ± 3°C.
Temps de séjour du feuillard : 1,5 s.
Pour cette phase on a KT= 0,052.Two heating elements similar to
Nature of gas 3: pure hydrogen: J = 2.2 mm.
Strip temperatures: at the inlet: 20 ° C, at the outlet: 800 ± 3 ° C.
Strip residence time: 1.5 s.
For this phase we have K T = 0.052.
On utilise deux éléments conformes au dispositif 500, mais sans ailette, chaque élément comportant 5 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau : 1 l/s. Nature du gaz 3 : mélange H₂ + N₂ avec 60 % en volumes de H₂, J = 1,5 mm.Two elements are used in accordance with
Températures du feuillard : à l'entrée : 800°C, à la sortie 500°C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.Strip temperatures: at the inlet: 800 ° C, at the
Strip residence time: 0.5 s.
Pour cette phase on a KT = 0,068.For this phase we have K T = 0.068.
Conditions identiques à la phase 4.Same conditions as in
Cette phase comporte une étape de montée en température et une étape de maintien en température.This phase includes a temperature rise step and a temperature maintenance step.
On utilise un élément conforme au dispositif 600. Puissance nominale de chauffage 50 kW. Nature du gaz 3 : H₂ pur, J = 1,3 mm. Températures du feuillard : à l'entrée : 20°C, à la sortie ; 350 ± 3°C.
Temps de séjour du feuillard : 0,5 s.
Pour cette étape on a KT = 0,031.An element conforming to
Strip residence time: 0.5 s.
For this step we have K T = 0.031.
On utilise un élément conforme au dispositif 600. Puissance nominale : 30 kW. Régulation de la température du feuillard à la sortie par caméra infrarouge. Nature du gaz 3 : H₂ pur , J = 2 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée et à la sortie : 350 ± 3°C. Temps de séjour du feuillard : 2,5 s. Pour cette étape on a KT = 0,048.An element conforming to
Strip temperatures: at the inlet and at the outlet: 350 ± 3 ° C. Strip residence time: 2.5 s. For this step we have K T = 0.048.
Le feuillard obtenu à la fin de ce traitement à huit phases, a les caractéristiques suivantes :
Teneur en carbone : 0,8 % ; Produit C % x 0 % = 16,6 x 10⁻³ ; Résistance à la rupture en traction : 2630 MPa. Allongement : 5,3 %.The strip obtained at the end of this eight-phase treatment has the following characteristics:
Carbon content: 0.8%; Product C% x 0% = 16.6 x 10⁻³; Tensile breaking strength: 2630 MPa. Elongation: 5.3%.
De préférence, dans le cas du traitement d'un acier au carbone dans le but d'obtenir une structure martensitique, on a la relation 0,01 ≦ KT ≦ 0,1.Preferably, in the case of the treatment of a carbon steel in order to obtain a martensitic structure, one has the
Cet exemple concerne le chauffage d'un feuillard d'acier avant galvanisation par trempage dans un bain de zinc fondu. Ce préchauffage est réalisé avec un dispositif 600 dont la puissance nominale de chauffage est de 1300 kW. Dimensions du feuillard : épaisseur E : 2 mm, largeur L : 1000 mm, J = 0,4 mm.
Vitesse de défilement du feuillard : 0,2 m/s. Températures du feuillard : à l'entrée : 25°C, à la sortie 620 ± 3°C ; gaz utilisé : H₂ pur.
Temps de séjour du feuillard : 3,25 s.
Dans cet exemple on a KT = 3,81.
De préférence, pour préchauffage avant galvanisation, on a :
1 ≦ KT ≦ 10.This example concerns the heating of a steel strip before galvanization by dipping in a bath of molten zinc. This preheating is carried out with a
Strip running speed: 0.2 m / s. Strip temperatures: at the inlet: 25 ° C, at the outlet 620 ± 3 ° C; gas used: pure H₂.
Strip residence time: 3.25 s.
In this example we have K T = 3.81.
Preferably, for preheating before galvanizing, we have:
1 ≦ K T ≦ 10.
Cet exemple décrit un traitement de perlitisation d'un feuillard d'acier avec une phase de chauffage et deux phases de refroidissement.This example describes a pearlitization treatment of a steel strip with a heating phase and two cooling phases.
La composition de l'acier utilisé est la suivante :
C : 0,80 % ; Mn : 0,69 % ; Si : 0,21 % ; S : 0,025 % ; P : 0,018 % ; Al : 0,081 % ; Ca : 0,044 % ; Cr : 0,059 % ; Ni : 0,015 %.The composition of the steel used is as follows:
C: 0.80%; Mn: 0.69%; If: 0.21%; S: 0.025%; P: 0.018%; Al: 0.081%; Ca: 0.044%; Cr: 0.059%; Ni: 0.015%.
Dimensions du feuillard : épaisseur E : 2 mm, largeur L : 300 mm.
Vitesse de défilement : 0,5 m/s.Strip dimensions: thickness E: 2 mm, width L: 300 mm.
Scrolling speed: 0.5 m / s.
Dans cette phase on réalise l'austénitisation. On utilise un dispositif 600 dont la puissance nominale de chauffage est de 1700 kW. Nature du gaz 3 : H₂ pur : J = 0,25 mm.
Températures du feuillard : à l'entrée 20°C, à la sortie 980 ± 3°C. Temps de séjour du feuillard : 5 s. Pour cette phase on a KT = 2,38.In this phase, austenitization is carried out. A 600 device is used, the nominal heating power of which is 1,700 kW. Nature of gas 3: pure H₂: J = 0.25 mm.
Strip temperatures: at the
On utilise deux éléments en série analogues au dispositif 400, avec des ailettes, et, pour chaque élément, 5 déflecteurs 21 de chaque côté de l'enceinte 2. Débit total d'eau : 30 l/s ; Nature du gaz 3 : H₂ pur ; J = 0,3 mm.
Température du feuillard : à l'entrée : 980°C à la sortie : 250°C. Temps de séjour du feuillard : 8 s.Two elements are used in series analogous to the
Strip temperature: at the inlet: 980 ° C at the outlet: 250 ° C. Strip residence time: 8 s.
Pour cette phase on a KT = 2,86.For this phase we have K T = 2.86.
On utilise de façon connue un bac d'eau dans lequel on immerge le feuillard, ce qui permet d'amener le feuillard à la température ambiante.In a known manner, a water tank in which the strip is immersed, which makes it possible to bring the strip to room temperature.
Le feuillard ayant subi l'ensemble de ce traitement, a les caractéristiques suivantes :
- structure de l'acier : perlite à 100 % ;
- contrainte de rupture à la traction : 1150 MPa ;
- allongement à la rupture : 7 %.The strip having undergone all of this treatment, has the following characteristics:
- steel structure: 100% perlite;
- tensile breaking stress: 1150 MPa;
- elongation at break: 7%.
Dans un tel traitement de perlitisation, on a de préférence 1 ≦ KT≦ 8.In such a pearlitization treatment, there is preferably 1 ≦ K T ≦ 8.
Dans tous les exemples précédemment décrits, l'invention permet les avantages suivants :
- simplicité de mise en oeuvre ;
- souplesse des réglages ; ce qui permet de traiter des feuillards d'épaisseurs variables dans une même installation ;
- coûts d'investissement et de fonctionnement peu élevés car, par suite de l'absence de circulation forcée, on évite l'emploi de compresseurs ou de turbines, et on évite l'emploi de métaux ou de sels fondus ;
- on évite tout problème d'hygiène car on n'utilise pas de métaux ou de sels fondus, et un nettoyage du feuillard après traitement n'est pas nécessaire.In all the examples described above, the invention allows the following advantages:
- simplicity of implementation;
- flexibility of settings; which makes it possible to process strips of variable thicknesses in the same installation;
- low investment and operating costs because, due to the absence of forced circulation, the use of compressors or turbines is avoided, and the use of metals or molten salts is avoided;
- any hygiene problem is avoided because no metals or molten salts are used, and cleaning of the strip after treatment is not necessary.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits. En particulier l'invention couvre le cas où l'on traite simultanément plusieurs feuillards.Of course, the invention is not limited to the embodiments previously described. In particular, the invention covers the case where several strips are processed simultaneously.
Claims (17)
KT =
est choisi en fonction du traitement thermique à effectuer,
J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et l'enceinte, exprimée en millimètres ; E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité thermique du gaz déterminée à 600°C et exprimée en watts.m⁻°K ⁻ 1. Method for heat treating at least one metal strip characterized in that the strip is passed through an enclosure containing a gas practically without forced ventilation so that heat transfer takes place between the strip and the walls of the enclosure by means of the gas contained in the enclosure, and in that the coefficient K T defined by the relation:
K T =
is chosen according to the heat treatment to be carried out,
J being the thickness of the layer of gas between the strip and the enclosure, expressed in millimeters; E being the thickness of the strip, expressed in millimeters, and C being the thermal conductivity of the gas determined at 600 ° C. and expressed in watts.m⁻ ° K ⁻
0,01 ≦ KT ≦ 100.3. Method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that there is the relation:
0.01 ≦ K T ≦ 100.
KT =
étant choisi en fonction du traitement thermique à effectuer,
J étant l'épaisseur de la couche de gaz entre le feuillard et
l'enceinte, exprimée en millimètres,
E étant l'épaisseur du feuillard, exprimée en millimètres, et C étant la conductibilité thermique du gaz déterminée à 600°C et exprimée en watts.m⁻¹.°K⁻¹.
K T =
being chosen according to the heat treatment to be carried out,
J being the thickness of the gas layer between the strip and
the enclosure, expressed in millimeters,
E being the thickness of the strip, expressed in millimeters, and C being the thermal conductivity of the gas determined at 600 ° C and expressed in watts.m⁻¹. ° K⁻¹.
0,01 ≦ KT≦ 100.12. Device according to any one of claims 10 or 11, characterized in that one has:
0.01 ≦ K T ≦ 100.
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