LU86467A1 - Procede continu de fabrication de fil d'acier - Google Patents

Description

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Procédé continu de fabrication de fil d'acier.

La présente invention concerne un procédé continu de fabrication de fil d'acier, en particulier de fil de précontrainte du béton, en 5 acier présentant une teneur en carbone supérieure à 0,4 %.

Actuellement, le fil d'acier est habituellement produit par laminage à chaud d'un lingot d'abord en billettes puis en fil machine dont le diamètre est compris entre 5,5 mm et 14 mm. On peut également obte-nir le fil machine en partant de blooms ou de billettes de coulée continue. Ce fil machine est ensuite tréfilé en plusieurs passes, à travers des matrices de diamètre décroissant, jusqu'au diamètre final désiré.

15 Après tréfilage, le fil subit un traitement de vieillissement sous tension destiné à lui conférer une bonne résistance à la relaxation

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En plus de ses propriétés de relaxation, la qualité du produit final ( est caractériséeipar deux paramètres, la charge de rupture et la 5 striction. j ! A l'état brut deilaminage le fil machine non allié présente une structure telle que le fil fini ne possède pas, après le traitement décrit ci-dessus, une résistance suffisante.

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Différentes méthodes sont utilisées pour remédier à cette situation, méthodes qui présentent toutes à divers degrés des inconvénients, techniques ou économiques : 1) augmentation du taux d'écrouissage. Cette méthode permet d'augmen- 15 ter la résistance du fil, mais détériore sa ductilité (diminution de la striction).

2) Augmentation de la teneur en carbone.Cette méthode présente l'inconvénient d'augmenter la difficulté de mise en oeuvre du fil machine et notamment de rendre aléatoire l'utilisation de demi-pro- 20 duits de coulée continue (ségrégation axiale).

3) Addition de chrome et de silicium. Cette méthode augmente les coûts de fabrication.

4) Traitement de patentage.

25 Ce dernier traitement constitue la méthode la plus efficace d'amélioration du fil, car il permet l'augmentation de la résistance et de la striction; il consiste à faire passer le fil machine lentement à travers un four de réchauffage afin de ramener sa température au-delà du i point de transformation A^ et de le rendre ainsi entièrement austé-30 nitique. Le fil machine est ensuite refroidi soit par refroidissement

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naturel dans l'air (patentage à l'air) soit par immersion dans un bain de plomb (patentage au plomb). Après le patentage, le fil machine est ensuite soumis à un décapage et à un traitement de surface avant d'être tréfilé. Le traitement de surface comprend essentielle- q pr ment le dépôt d'une couche d'une substance, telle que le borax ou la chaux, destinée à faciliter l'accrochage du lubrifiant de tréfilage.

i i ï 1 1 4 - 3 - L'ensemble des opérations de patentage, décapage, traitement de surface et tréfilage sont généralement exécutées dans les ateliers de tréfilerie, auxquels le fil machine est livré à l'état brut de laminage.

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Actuellement, toutes ces opérations sont séparées par des périodes plus ou moins longues de stockage du fil machine, ce qui entraîne des manipulations nombreuses et nécessite l'aménagement d'aires de stockage aux différents stades de la préparation du fil.

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Il serait évidemment hautement souhaitable que toutes ces opérations puissent être combinées de façon à être exécutées en continu depuis le patentage jusqu'au tréfilage. Les fabricants pourraient ainsi bénéficier des avantages attachés aux processus continus, à savoir la 15 réduction des frais de manutention et de stockage, la diminution de l'encombrement des installations par la suppression des aires de stockage, la réduction de la consommation d'énergie, la réduction des délais de fabrication et l'augmentation de la régularité du traitement.

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Dans le domaine de la tréfilerie, la mise en série des opérations précitées en un seul processus continu se heurte à une difficulté fondamentale, à savoir la très grande différence de vitesse entre le patentage et le tréfilage. En pratique, le rapport des vitesses du fil 25 entre ces deux opérations peut atteindre et même dépasser 15.

A titre d'exemple, pour un fil machine de 12 mm de diamètre, les vitesses sont respectivement de 0,063 m/s pour le patentage et de 0,986 m/s à l'entrée du tréfilage, soit un rapport de vitesses supérieur à 30 15. Avec un tel fil, le patentage au plomb à une vitesse de 0,986 m/s - compatible avec le tréfilage - nécessiterait un bain de plomb d'une longueur de plus de 60 m, ce qui ne peut évidemment pas être envisagé dans une application industrielle.

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Un premier objet de la présente invention consiste précisément à proposer un procédé de fabrication de fil d'acier, comprenant le patentage et le tréfilage du fil, dans lequel le fil se déplace, à chaque i stade de la fabrication, à des vitesses compatibles avec la vitesse 5 d'entrée du tréfilage.

Un autre objet de:la présente invention est de révéler un procédé pour la mise en série, en un processus continu, des opérations de patentage, traitement de surface et de tréfilage d'un fil d'acier.

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Le procédé qui fait l'objet de la présente invention est basé sur la mise au point par le Demandeur d'une opération de patentage à l'eau du fil d'acier défilant à des vitesses élevées, de l'ordre de grandeur des vitesses pratiquées à l'entrée du tréfilage.

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Ce procédé de patentage rapide à l'eau constitue d'ailleurs encore un autre objet de la présente invention.

Le procédé de l'invention s'applique à un fil se trouvant générale-20 ment sous la forme d'une bobine, tel que du fil machine décapé ou du fil ayant subi un premier tréfilage. En ce qui concerne le fil machine décapé, le décapage peut soit avoir été exécuté séparément, par exemple à la suite du laminage, soit être éxécuté en continu immédiatement avant le procédé de l'invention.

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On soulignera également que, dans le procédé de l'invention, le fil d'acier est déroulé de la bobine initiale et il est soumis en continu, c'est-à-dire sans manipulations intermédiaires ni interruption de son mouvement de défilement, aux diverses opérations successives de pré-30 paration et de tréfilage, puis il est à nouveau enroulé en une bobine finale.

Dans ces conditions, le procédé qui fait l'objet de la présente invention, pour la fabrication en continu de fil d'acier, dans lequel Q Γ î 03 le fil d'acier est initialement déroulé d'une bobine de fil se trou- * 1 . ’ - 5 - vant à la température ambiante et est finalement enroulé à nouveau en une bobine de fil, est essentiellement caractérisé en ce que, successivement, (a) on chauffe le fil rapidement jusqu'à une température supérieure ^ au point A^; (b) on refroidit brusquement le fil, en une première étape, jusqu'à une température inférieure à 700°C mais supérieure au point Ms, qui marque le début de la transformation martensitique dudit acier; 10 (c) on refroidit le fil plus lentement, dans une seconde étape, de façon à assurer la transformation de la majeure partie de l'aus-ténite en perlite; (d) on dépose à la surface du fil une couche d'une substance favorisant l'accrochage du lubrifiant de tréfilage; et (e) on tréfile le fil à sa dimension finale.

Habituellement, le fil livré aux ateliers de tréfilerie présente en surface une couche décarburée. Dans ce cas, le point Ms mentionné plus haut est celui qui correspond à l'acier de base, c'est-à-dire non décarburé. Il peut alors arriver que le procédé de l'invention provoque, lors de la première étape de refroidissement (point b), la transformation martensitique de cette couche décarburée, en raison de la valeur plus élevée du point Ms dans cette couche. Ceci ne constitue cependant pas un inconvénient car, lors de la seconde éta-25 pe de refroidissement, (point c), la surface du fil se réchauffe à une température d'au moins 580°C, ce qui assure un revenu de ladite couche de martensite.

Selon une première particularité de l'invention, on chauffe le fil sous une atmosphère protectrice, de préférence une atmosphère légè-30 rement réductrice composée par exemple de ^ - 5 % H2, afin d'empêcher ou de supprimer toute oxydation de la surface du fil.

Les conditions de chauffage sont réglées de telle sorte qu'à la sortie du four, le fil présente une structure austénitique en tout point 35 de sa section et que tous les carbures, notamment la cémentite, présents dans le fil avant le chauffage aient été remis en solution.

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Cette condition implique que le fil se trouve porté à une température supérieure à sa température de transformation Ac^.

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Un chauffage du fil au-delà de la température Ac^ est connu en soi 5 dans la technique conventionnelle du patentage au plomb ou à l'air. Dans la technique connue cependant, il s'agit d'un chauffage très lent, qui exige un temps important et n'est pas compatible avec les vitesses élevées,préconisées par la présente invention.

10 Dans le cadre de la présente invention, la vitesse de chauffage du fil est fortement accrue, par rapport à la pratique conventionnelle, afin de tenir compte d'une part de la vitesse de circulation du fil et d'autre part de la nécessaire limitation des dimensions du four.

π est en outre apparu qu'il ne suffisait pas de relever la vitesse de chauffage, mais qu'il convenait également d'accroître la température de chauffage· pour assurer une mise en solution rapide des carbures.

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Selon l’invention, la température de chauffage est avantageusement comprise entre 850°C et 1050°C.

Cette température est atteinte en un laps de temps qui peut varier en fonction de la vitesse du fil mais qui, également selon l'inven-25 tion, n'est de préférence pas supérieur à 5 mirâtes, afin de limiter l'encombrement du four.

Selon une autre particularité de l'invention, le fil qui se trouve à une température supérieure au point A^ est soumis à une première éta-30 pe de refroidissement destinée à éliminer une partie de la chaleur sensible du fil sans provoquer dans celui-ci la transformation allotropique de l'austénite.

Cette première étape est basée sur la constatation selon laquelle il 35 est possible d'agir sur les propriétés finales du fil tréfilé en fai- * ! - 7 - sant varier la température à laquelle la transformation perlitique se produit dans le fil. La première étape de refroidissement du procédé de l'invention consiste donc en un refroidissement intense et bref, qui préserve la structure austénitique du fil malgré l'établissement 5 de gradients thermiques élevés dans sa section.

L'intensité du refroidissement, à savoir la densité de flux calorifique échangé entre l'agent de refroidissement et le fil pendant cette première étape, doit être telle que la courbe de refroidissement soit 10 située en avant du nez des courbes de transformation de l'acier constituant le fil.

La durée de la première étape de refroidissement est déterminée par le fait que la température du fil ne peut atteindre en aucun point 15 la température Ms de début de la transformation martensitique.

Cette première étape de refroidissement est réalisée de préférence en faisant passer le fil dans un courant de liquide de refroidisse-* ment circulant suivant une direction sensiblement parallèle à l'axe 20 longitudinal du fil.

En particulier, on peut faire circuler le fil sensiblement suivant l'axe d'un tube dans lequel le liquide de refroidissement est injecté sous pression dans l'espace cylindrique compris entre le fil et 25 la paroi intérieure du tube.

La valeur des paramètres donnant l'intensité et la durée du refroidissement dépend du diamètre et de la composition chimique du fil, ainsi que de sa température à l'entrée de cette première étape de 30 refroidissement.

Par exemple, dans le cas d'un fil machine de 5,5 mm à 12 mm de diamètre, en acier contenant de 0,6 % à 0,9 de carbone et chauffé à 850°C - 1050°C, ,1a durée de la première étape de refroidissement se-

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00 ra comprise entre 0,3 et 5 secondes; cette durée correspond à une vitesse du fil de 0,5 à 4 m/s et une longueur du dispositif de refroi- 1 t I - a - dissement comprise entre 0,5 et 2,5 m. Si l'agent de refroidissement est l'eau, l'intensité de refroidissement désirée pourra être atteinte avec une température de l'eau comprise entre 45°C et 85°C et un débit spécifique compris entre 50 1/m2 s et 90 1/m2 s.

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Selon encore une autre particularité de l'invention, la durée de la seconde étape de refroidissement est réglée de telle sorte qu'à la fin de cette étape, au moins 95 ?o de l'austénite soient transformés en perlite.

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Il est apparu que l'intensité du refroidissement au cours de cette seconde étape devait respecter deux conditions de nature contradictoire; d'une part, elle doit être suffisamment élevée pour assurer l'évacuation de la chaleur de transformation et limiter le phénomène 15 de recalescence de façon à permettre l'obtention de perlite fine dans toute la section du fil; et d'autre part, elle doit être suffisamment faible pour éviter la formation de bainite ou de. marten-site dans le fil.

^ A cet effet, cette seconde étape de refroidissement consiste avantageusement en une immersion du fil dans une solution aqueuse portée à une température comprise entre 90 % et 100 % de sa température d'ébullition, et de préférence maintenue à l'ébullition.

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Dans ce cadre, on peut modifier l'intensité du refroidissement au cours de la seconde étape en faisant varier la composition et/ou la température de la solution aqueuse dans laquelle on immerge le fil.

On peut également régler la durée du refroidissement au cours de la 30 seconde étape en faisant varier le temps de séjour du fil dans la solution aqueuse; pour une vitesse de fil donnée, cela équivaut à faire varier la longueur de fil immergée dans la solution.

Comme on l'a indiqué plus haut, cette durée doit être suffisante pour assurer la transformation d'au moins 95 % de l'austénite en perlite.

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Au cours des essais de mise en oeuvre du procédé, il est apparu qu' il était également possible de réaliser cette deuxième étape du traitement dans l'air calme. Dans ce cas, l'intensité de refroidissement de la première phase doit être accrue : la densité de flux calori-5 fique et/ou la durée de refroidissement doivent être augmentées. En pratique, cela consiste à modifier dans le sens indiqué un ou plusieurs des paramètres énumérés ci-dessous : - augmenter le débit d'eau, - diminuer la température de l'eau, 10 - diminuer la vitesse de défilement du fil, - augmenter la longueur du dispositif de refroidissement.

Toujours selon l'invention, le fil est ensuite soumis à un traitement de surface dont le but, connu en soi, est de déposer à sa surface une 15 couche d'une substance favorisant l'accrochage ultérieur du lubrifiant de tréfilage. Parmi les substances généralement utilisées à cette fin et ne faisant d'ailleurs pas partie de l'objet de l'invention figurent le borax et la chaux.

20 D'une manière également connue en soi, ce traitement de surface comprend une première phase de dépôt et une seconde phase de séchage de couche d'accrochage du lubrifiant.

Dans le cadre de la présente invention, la phase de dépôt consiste à 25 immerger le fil dans une solution aqueuse de ladite substance présentant une composition conventionnelle mais étant portée à sa température d'ébullition.

^ Selon une particularité de l'invention, le fil entre dans ladite solution aqueuse à une température supérieure à la température d'ébullition de la solution.

On connaît bien le processus de refroidissement d'un corps plongé nc dans un bain aqueux porté à une température inférieure à celle du

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- 10 - du corps immergé. Si la température du corps au moment de son immersion dans le bain est supérieure à une certaine température critique, il se forme d'abord à la surface du corps un film de vapeur qui empêche le contact direct du corps avec le bain et freine dès lors for-5 tement son refroidissement. Cette période est connue sous le nom de "phase de caléfaction". Au moment où le corps, en se refroidissant, franchit cette température critique, le film de vapeur se rompt et le système corps-bain se trouve alors en "phase d'ébullition nucléée" au cours de laquelle le corps peut être mouillé par le bain aqueux; IQ le refroidissement exercé au cours de cette dernière phase est plus rapide que pendant la phase de caléfaction. On peut rappeler que cette température critique dépend en particulier de l'état de surface du produit ainsi que de la composition et de la température du bain aqueux.

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Suivant l'invention, le fil quitte ladite solution aqueuse à une température inférieure à la température critique définie ci-dessus.

Le fil est ensuite séché de façon conventionnelle, puis revêtu du lu-20 brifiant de tréfilage et enfin tréfilé.

Il faut cependant souligner que si les contraintes de tréfilage permettent la sortie du fil de la solution aqueuse à une température relativement élevée, bien qu'inférieure à la température critique pré-25 citée, par exemple à 150 - 200°C, le séchage du fil est grandement facilité et on peut éviter de recourir à un soufflage d'air chaud.

Selon une mise en oeuvre particulièrement avantageuse du procédé de l'invention, on combine en une seule opération la seconde étape de 30 refroidissement et la première phase de traitement de surface du fil.

A cet effet, on immerge le fil, qui se trouve à une température supérieure au point Ms de l'acier, dans une solution aqueuse contenant ladite substance et maintenue à sa température d'ébullition.

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Cette mise en oeuvre particulière présente notamment l'avantage important de n'utiliser qu'un seul bain aqueux, ce qui entraîne une simplification de l'installation et par conséquent une réduction de son coût.

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Dans la mise en oeuvre particulière de l'invention, la seconde étape de refroidissement du fil a lieu dans la solution de traitement de surface. Le fil y pénètre à une température voisine de 600°C, qui est la température atteinte par le fil à la fin du refroidissement inten-10 se et bref de la première étape. Dès l'immersion, il se forme à la surface du fil une couche de vapeur qui empêche le contact direct du fil avec la solution et qui règle les échanges thermiques. C'est la période de "caléfaction" rappelée plus haut; elle coïncide ainsi avec la seconde étape du refroidissement.

15 Dès que la température du fil tombe en dessous de la valeur critique définie plus haut, le régime "d'ébullition nucléée" apparaît de manière pratiquement instantanée et la surface du fil est mise en con-20 tact avec la solution. Dès que ce phénomène se produit, la substance contenue dans la solution se dépose sur le fil et celui-ci peut être immédiatement retiré de la solution.

Selon l'invention, on introduit le fil dans ladite solution aqueuse 25 à une température voisine de 600°C et on l'en retire lorsque sa température est inférieure à la température critique correspondant au passage de la caléfaction à l'ébullition nucléée.

30 Dans cette mise en oeuvre, la composition et la température de la solution aqueuse sont régies par les conditions du traitement de surface.

En particulier, la solution est maintenue à sa température d'ébulli-35 tion, ce qui assure une température rigoureusement constante et facilite l'évacuation de la chaleur extraite du fil par simple condensation de la vapeur dégagée.

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Etant donné que le fil peut être retiré du bain immédiatement après le franchissement de la température critique précitée, la durée de la première phase de traitement de surface peut être très courte. La température du fil à la fin de cette première phase est nettement plus 5 élevée que la température de la solution et la couche d'accrochage peut dès lors se former dans des conditions très favorables. En outre, le séchage peut être effectué sans devoir recourir à un soufflage d'air chaud.

10 D'autres particularités et avantages du procédé de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, laquelle se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 illustre schématiquement le processus discontinu de fabrication d'un fil tréfilé suivant la technique antérieure; la 15 figure 2 illustre schématiquement le processus continu, conforme à l'invention, pour la fabrication d'un fil tréfilé à vitesse élevée; la figure 3 montre l'évolution de la charge de rupture, en fonction de la température de l'eau dans la première étape de refroidis- 20 sement, pour deux valeurs de la pression d'injection, pour un fil traité suivant le procédé de l'invention. A titre de comparaison, elle indique également le niveau moyen de la charge de rupture obtenu par patentage au plomb d'une part et à l'état brut de laminage d'autre part; la 25 figure 4 illustre la distribution de la dureté le long d'un rayon de la section d'un fil traité selon les conditions de la figure 3; et la figure 5 illustre l'amélioration des propriétés du fil qu'apporte le patentage à l'eau suivant l'invention par rapport à l'état 30 brut de laminage.

En faisant référence à la figure 1, on rappellera succinctement que le processus habituel de fabrication d'un fil tréfilé comprend des opérations de patentage, de décapage, de traitement de surface et 35 enfin de tréfilage, séparées chaque fois par des périodes de stockage. Dans ce processus, le fil se trouve à la température ambiante - 13 - pour toutes les opérations effectuées après le patentage. Comme on l'a déjà indiqué dans l'introduction, le rapport de vitesses entre le tréfilage et le patentage est très élevé - supérieur à 15 dans le cas illustré dans la figure 1 - et s'oppose à toute mise en continu 5 du processus.

La figure 2 représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé continu qui fait l'objet de l'invention. Dans la pratique, l'installation comprendra bien entendu les équipements ha-10 bituels des lignes continues, tels que soudeuses, accumulateurs d' entrée et de sortie, applicateurs de lubrifiant, etc..., qui, par souci de clarté, ne sont pas représentés dans la figure 2.

Le fil, déroulé de la bobine initiale 1, pénètre dans un four 2 de 15 chauffage sous atmosphère réductrice, où il est porté à une température supérieure au point de transformation A^. Dès la sortie du four 2, le fil est soumis à une première étape de refroidissement, intense et bref, dans un dispositif 3 qui est de préférence constitué par un tube parcouru par de l'eau. Cette première étape de refroidisse-20 ment ramène la température du fil jusqu'à une valeur, supérieure au point Ms, conduisant aux propriétés mécaniques désirées. Cette valeur de la température du fil est généralement comprise entre 580°C et 650°C. Le dispositif désigné par le repère numériaue 4 se compose essentiellement d'une cuve contenant une solution aqueuse portée à sa 25 température d'ébullition. Cette solution contient, dans des proportions connues en soi, une substance destinée à faciliter l'accrochage du lubrifiant de tréfilage. Cette disposition correspond à la mise en oeuvre particulière de l'invention, dans laquelle la seconde étape de refroidissement, comprenant la transformation perlitioue, et la phase 30 de dépôt de la substance précitée sont combinées en une seule opération. Le fil pénètre dans la solution aqueuse à une température, voisine de 600°C comme on l'a indiqué plus haut, oui est nettement supérieure à la température de la solution. Il contribue dès lors à maintenir la solution à l'ébullition et à limiter ainsi la consommation 35 d'énergie extérieure pour le chauffage de la solution.

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Dans cette solution, le fil est refroidi à une vitesse relativement basse pendant la période de caléfaction, ce qui permet la transformation de l'austénite en perlite fine et l'évacuation de la chaleur de transformation en évitant ainsi le phénomène de recalescence. Peu 5 de temps après l'établissement de la période d'ébullition nucléée rappelée plus haut, qui permet le dépôt de la substance contenue dans la solution, le fil quitte le dispositif 4 et il est introduit dans l'enceinte de séchage 5. L'opération de séchage peut être réalisée, de façon conventionnelle, par soufflage d'air chaud sur le fil. Tou-10 tefois, si les contraintes de tréfilage en matière de température 1' autorisent, le fil peut quitter le dispositif 4 à une température de 150 - 200°C qui lui assure un séchage naturel sans soufflage d'air chaud. Après avoir été pourvu du lubrifiant de tréfilage dans un dispositif habituel non représenté, le fil est tréfilé en 6 à la dimen-15 sion désirée puis enroulé en 7 en une bobine finale.

Depuis son entrée dans le four de chauffage 2 jusqu'à la sortie du dispositif de séchage 5, le fil est maintenu à l'abri de l'air atmosphérique afin d'éviter son oxydation·. A cet effet, il passe à tra-20 vers des dispositifs étanches 8 disposés entre les différents équipements 2, 3, 4 et 5. Il ne nécessite dès lors aucun décapage avant sa mise en contact avec un agent de refroidissement aqueux.

Il faut cependant souligner que, pendant la première étape de refroi-25 dissement (3), le fil subit une oxydation superficielle par contact avec la vapeur d'eau. Il se forme à cette occasion une très fine cou che d'oxyde de fer FeO, qui ne doit cependant pas être enlevée car, combinée à la substance (borax, chaux) déposée ultérieurement, elle constitue une excellente couche d'accrochage du lubrifiant de tréfi-30 läge.

Toujours dans la figure 2> le repère numérique 9 désigne un échangeur de chaleur permettant de régler la température de l'eau de refroidissement de la première étape; en 10 est schématisé un conden- 35 segr asgurant la condensation de la vapeur d'eau dégagée par la solu tion à l'ébullition au cours de l'opération combinée de refroidis- » 1 - 15 - sement et de traitement de surface. Enfin, la pompe 11 assure l'injection d'eau sous pression dans le dispositif 3 de la première étape.

Les figures 3, 4 et 5 illustrent un exemple de traitement d'un fil d' 5 acier conformément à la présente invention.

Le traitement a porté sur un fil d'acier pour précontrainte, d'un diamètre de 12 mm et contenant 0,78 C et 0,67 % Mn. Dans son état initial (bobine 1, figure 2), le fil était laminé à chaud et décapé. Le 10 fil a d'abord été rendu austénitique par chauffage à 880°C en 5 min., sous une atmosphère de - 5 % l·^, le point de transformation de cet acier étant d'environ 725°C. La première étape de refroidissement a consisté en une trempe de 1,21 s dans un courant d'eau à différentes températures injectée sous deux pressions différentes. Après la 15 trempe, la température du fil s'est égalisée à environ 620°C et le fil a été immergé, à cette température, dans une solution à l'ébullition contenant environ 100 g de borax par litre. Après un séjour de 25 s dans cette solution, le fil en est sorti à une température de 190°C. Le séchage s'est effectué par évaporation naturelle, puis le 20 fil a été tréfilé jusqu'à un diamètre de 7 mm, soit avec une réduction de section de 66 %. Le traitement s'est terminé par un recuit de détente à 400°C sous une contrainte de traction égale à 40 % de la charge de rupture de l'acier.

25 La figure 3 montre que le procédé de patentage à l'eau, qui constitue un des objets de la présente invention, permet d'atteindre une charge de rupture équivalente à celle que l'on atteint par le patentage au plomb. Il apparaît également que cette charge de rupture, de l'ordre de 1185 MPa à 1240 MPa, est nettement supérieure à celle qui corres-30 pond à l'état brut de laminage, pour lequel elle se situe en moyenne à environ 1050 MPa. Les deux courbes de la figure 3 montrent en outre que pour atteindre le niveau de charge de rupture désirée, la température de l'eau de refroidissement doit être plus élevée lorsque la pression d'injection augmente. Par exemple, on atteint une charge de 35 rupture de 1200 MPa en injectant de l'eau à 53°C sous une pression de a - 16 - * «Λ V ^ 0,5 bar, tandis que la température de l'eau doit passer à 62°C si la pression d'injection est de 1 bar.

Pour le même fil, la figure 4 montre la distribution de la dureté HV 5 le long d'un rayon, depuis le centre jusqu'à la surface du fil, après le patentage à l'eau suivant l'invention. Cette distribution apparaît remarquablement uniforme, ce qui indique clairement la régularité de la structure du fil et le grand intérêt du procédé de l'invention.

10 La figure 5 illustre l'amélioration des propriétés de résistance du fil précité traité par le procédé de l'invention, par rapport au même fil à l'état brut de laminage. Dans les deux cas, le fil a été tréfi- · lé avec une réduction de section de 66 %, puis soumis à un recuit de détente dans les conditions indiquées plus haut.

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La flèche AB correspond au fil à l'état brut de laminage (point A) puis tréfilé (point B), et la flèche CD se rapporte au fil patenté à l'eau suivant l'invention (point C) puis tréfilé (point D).

* 20 Les points A, B, C et D expriment les valeurs des deux propriétés indiquées, à savoir la striction et la charge de rupture, obtenues par un essai de traction pour le fil se trouvant dans l'état correspondant respectivement à ces quatre points. On a également tracé dans cette figure 5 les niveaux minima de striction (25 %) et de charge 25 de rupture (1470 MPa) qui sont généralement imposés au fil dur tréfilé.

La figure 5 montre clairement que le fil brut de laminage et tréfilé (flèche AB) atteint sensiblement la charge de rupture minimum requise, 30 mais que sa striction est nettement insuffisante. Au contraire, le fil patenté à l'eau suivant l'invention puis tréfilé (flèche CD) présente une striction et une charge de rupture qui sont nettement supérieures aux valeurs minimales imposées.

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Claims (10)

1. Procédé continu de fabrication de fil d'acier, dans lequel le fil d'acier est initialement déroulé d'une bobine de fil se trouvant à 5 la température ambiante et est finalement enroulé à nouveau en une bobine de fil, est essentiellement caractérisé en ce que, successivement, (a) on chauffe le fil rapidement jusqu'à une température supérieure à son point de transformation A^; IQ (b) on refroidit brusquement le fil, en une première étape, jusqu'à une température inférieure à 700°C mais supérieure au point Ms, qui marque le début de la transformation martensitique dudit acier; (c) on refroidit le fil plus lentement, dans une seconde étape, de 15 façon à assurer la transformation de la majeure partie de l'aus- ténite en perlite; (d) on dépose à la surface du fil une couche d'une substance favorisant l'accrochage du lubrifiant de tréfilage; et (e) on tréfile le fil à sa dimension finale. 20

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on chauffe le fil sous une atmosphère protectrice, en particulier une atmosphère légèrement réductrice.

3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que l'on chauffe le fil jusqu'à une température comprise entre 850aC et 1050aC.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, carac-30 térisé en ce que l'on chauffe le fil en un laps de temps qui n'est pas supérieur à 5 min. i

5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au cours de la première étape de refroidissement, on 35 refroidit le fil à une vitesse au moins égale à la vitesse critique de trempe dudit acier. fi - 18 -

6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on réalise ladite première étape de refroidissement en faisant passer le fil dans un courant de liquide de refroidissement circulant suivant une direction sensiblement parallèle à 5 l'axe longitudinal du fil.

7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on règle la durée de la seconde étape de refroidissement de telle sorte qu'à la fin de cette étape, au moins 95 % 10 de l'austénite soient transformés en perlite.

8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite seconde étape de refroidissement consiste en une immersion du fil dans une solution aqueuse portée à une tempéra-ture comprise entre 90 % et 100 % de sa température d'ébullition, et de préférence maintenue à l'ébullition.

9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la phase de dépôt, à la surface du fil, d'une couche d'une substance favorisant l'accrochage du lubrifiant de tréfi- 20 läge comporte une première étape d'immersion du fil dans une solution aqueuse de ladite substance, maintenue à sa température d'ébullition, et une seconde étape de séchage du fil.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite 25 seconde étape de refroidissement et l'étape d'immersion de ladite phase de dépôt sont combinées en une seule opération d'immersion du fil dans une solution aqueuse de ladite substance, maintenue à sa température d'ébullition. 30 Dessins ; ......planches ...JLg......pages dont ;.......J.....page de garde .......-Uo pages de description ..........$}·.. pages de revendication .........JL- abrégé descriptif Luxembourg, le Le mandataire : Me Alain Rukavina