[0001] L'invention concerne les procédés et les dispositifs permettant de traiter thermiquement
des fils métalliques. De tels procédés et dispositifs permettent par exemple la perlitisation
de fils d'acier de façon à obtenir une structure perlitique fine, à une vitesse importante,
par exemple au moins égale à 15 m/s.
[0002] Il est connu par le brevet SU-A-1 224 347 d'effectuer un traitement de perlitisation
en faissant passer un fil d'acier sur des cabestans lisses placés dans l'air ambiant,
de façon à effectuer ce traitement à une vitesse notablement plus élevée que dans
une installation classique de patentage au plomb, et sans avoir les inconvénients
de cette technique au plomb, qui sont notamment les dangers concernant l'hygiène et
la protection de l'environnement. L'expérience montre que le procédé décrit dans ce
brevet conduit à l'obtention de produits ayant une valeur d'usage nettement moins
bonne que celle que l'on peut obtenir avec le patentage au plomb. En effet la courbe
de refroidissement comporte une zone de recalescence importante, par exemple une remontée
de température de 50°C pour des fils ayant un diamètre de 3 mm. Cette recalescence
importante est due au mauvais coefficient de transfert thermique entre le fil et le
cabestan, qui conduit à un écart de température important entre le fil et le cabestan
lorsque la pointe de puissance thermique provoquée par la transformation de l'austénite
en perlite se produit. Or la présence d'une recalescence supérieure à 20°C au cours
du traitement thermique ne permet pas d'obtenir une valeur d'usage élevée des fils,
en particulier lorsqu'ils ont des diamètres importants.
[0003] La demande EP-A-275 864 décrit un procédé pour traiter thermiquement des fils métalliques
en les faisant passer sur des disques comportant des gorges, à l'intérieur d'une enceinte
où se trouve un gaz protecteur, le chauffage des fils étant obtenu directement par
irradiation.
[0004] Le brevet US-A-2 965 368 décrit un procédé pour traiter thermiquement des fils métalliques
en les faisant passer dans les gorges de cabestans qui sont chauffés intérieurement,
les fils étant mouflés croisés sur ces cabestans au contact d'un gaz protecteur.
[0005] Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif permettant de traiter
thermiquement un fil métallique en faisant passer le fil sur des cabestans, de façon
à avoir en même temps une vitesse importante de défilement du fil et un bon échange
thermique entre le fil et le cabestan.
[0006] En conséquence l'invention concerne un procédé permettant de traiter thermiquement
au moins un fil métallique à l'aide de cabestans, dans lequel on fait passer le fil
sur au moins deux cabestans conduisant la chaleur comportant des gorges, le fil étant
mouflé, croisé dans ces gorges, la largeur des gorges étant légèrement supérieure
à celle du fil, un gaz, dans les gorges, étant au contact du fil et des cabestans
;
ce procédé étant caractérisé par les points suivants :
a) on chauffe ou on refroidit les cabestans par l'intermédiaire du gaz disposé également
entre les cabestans et au moins une pièce, ce gaz étant au contact des cabestans et
de la pièce, cette pièce qui conduit la chaleur, étant située à l'extérieur des cabestans,
en faisant circuler un fluide caloporteur autre que le gaz au contact de la pièce,
afin que des échanges thermiques s'effectuent d'une part entre le gaz et la pièce
et d'autre part entre la pièce et le fluide ;
b) on règle l'épaisseur de la couche de gaz, entre les cabestans et la pièce, en fonction
du traitement thermique à effectuer.
[0007] L'invention concerne également un dispositif permettant de traiter thermiquement
au moins un fil métallique à l'aide de cabestans, le dispositif comportant au moins
deux cabestans conduisant la chaleur et comprenant des gorges, le dispositif comportant
en outre des moyens permettant de faire défiler le fil dans les gorges des cabestans,
le fil étant mouflé croisé dans ces gorges, la largeur des gorges étant légèrement
supérieure à celle du fil, et un gaz, dans les gorges, au contact du fil et des cabestans
;
le dispositif étant caractérisé par les points suivants :
a) il comporte des moyens permettant de chauffer ou de refroidir les cabestans, ces
moyens comprenant :
- au moins une pièce conduisant la chaleur et située à l'extérieur des cabestans ;
- des moyens permettant de faire circuler un fluide caloporteur autre que le gaz au
contact de la pièce ;
- le gaz disposé également entre les cabestans et la pièce, au contact des cabestans
et de la pièce ;
ces moyens étant agencés afin que des échanges thermiques s'effectuent d'une part
entre le gaz et la pièce et d'autre part entre la pièce et le fluide ;
b) il comporte des moyens permettant de régler l'épaisseur de la couche de gaz entre
les cabestans et la pièce, en fonction du traitement thermique à effectuer.
[0008] L'invention concerne également les installations de traitement thermique de fils
métalliques comprenant au moins un dispositif conforme à l'invention.
[0009] L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples non limitatifs qui suivent
et des figures toutes schématiques relatives à ces exemples.
[0010] Sur le dessin :
- La figure 1 représente en coupe un dispositif conforme à l'invention comportant deux
cabestans comportant des gorges, cette coupe étant schématisée par les segments de
ligne droite I-I à la figure 2 ;
- La figure 2 représente selon une autre coupe le dispositif conforme à l'invention
représenté à la figure 1, la coupe de la figure 2 étant schématisée par les segments
de ligne droite II-II à la figure 1 ;
- La figure 3 est une vue de face des deux cabestans du dispositif conforme à l'invention
représenté aux figures 1 et 2, avec le fil mouflé sur ces cabestans les autres parties
du dispositif étant supposées enlevées ;
- La figure 4 est une vue latérale des deux cabestans du dispositif conforme à l'invention
représenté aux figures 1 et 2, avec le fil mouflé sur ces cabestans, les autres parties
du dispositif étant supposées enlevées ;
- La figure 5 est une coupe d'une portion d'un des cabestans représentés aux figures
3 et 4, cette coupe étant schématisée par les segments de lignes droites V-V à la
figure 3 ;
- La figure 6 représente plus en détail en coupe une des gorges du cabestan représenté
à la figure 5, la coupe étant effectuée dans les mêmes conditions qu'à la figure 5
;
- La figure 7 représente une installation complète comportant six dispositifs conformes
à l'invention, cette installation permettant d'effectuer un traitement de perlitisation
;
- La figure 8 représente l'évolution, en fonction du temps, de la température du fil
et des cabestans dans l'installation représentée à la figure 7 ;
- La figure 9 représente l'évolution de la transformation de l'austénite en perlite
au cours du temps lors du traitement du fil dans l'installation représentée à la figure
7 ;
- La figure 10 représente en coupe une portion de la structure perlitique du fil traité
dans l'installation représentée à la figure 7.
[0011] Les figures 1 et 2 représentent un dispositif 1 conforme à l'invention mettant en
oeuvre le procédé conforme à l'invention. Ce dispositif 1 comporte deux cabestans
2,3 sur lesquels s'enroule le fil 4 à traiter. Les cabestans 2,3 conducteurs de la
chaleur sont réalisés par exemple avec des matières métalliques. L'axe de rotation
du cabestan 2 est référencé xx' et l'axe du cabestan 3 est référencé yy'. Les axes
xx' et yy' sont parallèles entre eux et situés par exemple dans un même plan vertical.
La figure 1 est une coupe du dispositif 1 suivant le plan vertical passant par les
axes xx' et yy' ; la figure 2 est une coupe du dispositif 1 suivant un plan vertical
perpendiculaire aux axes xx' et yy' ; la figure 3 est une vue de face des cabestans
2 et 3, avec le fil 4 mouflé sur ces cabestans et la figure 4 est une vue latérale
de ces cabestans 2 et 3 avec le fil 4 mouflé sur ces cabestans les autres parties
du dispositif 1 étant supposées enlevées sur ces figures 3 et 4. 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 schématisé par les segments de ligne droite II-II à la figure 1.
L'axe xx' est représenté par la lettre x aux figures 2 et 3 et l'axe yy' est représenté
par la lettre y aux figures 2 et 3. Le fil 4 arrive, dans la direction de la flèche
Fa, au point 5 du cabestan inférieur 2 (figure 3). Le cabestan 2 est actionné en rotation
autour de l'axe xx' par un moteur non représenté sur le dessin dans un but de simplification,
la rotation du cabestan 2 étant schématisée par la flèche F₂. Le fil 4 est entraîné
par le cabestan 2 jusqu'au point 6 où il quitte le cabestan 2 et se dirige dans le
sens de la flèche F₂₋₃ vers le cabestan supérieur 3 non motorisé. Il prend contact
au point 7 avec le cabestan 3 qui le soutient jusqu'au point 8, la rotation du cabestan
3 autour de l'axe yy' étant schématisée par la flèche F₃.
[0012] Le fil 4 quitte alors le cabestan 3 et se déplace dans le sens de la flèche F₃₋₂
jusqu'au cabestan 2 qu'il contacte au point 9. Le cabestan 2 entraîne alors le fil
4 une nouvelle fois dans sa rotation en direction du cabestan 3. Le mouflage du fil
4 sur les cabestans 2 et 3 est croisé, c'est-à-dire que la rotation F₃ du cabestan
3, entraîné par le fil 4, est de sens opposé à la rotation F₂ du cabestan 2, les directions
F₂₋₃ et F₃₋₂ se croisant, sans qu'il y ait de contact entre les portions successives
du fil 4 entre les cabestans 2 et 3. Ce trajet est répété plusieurs fois, le fil 4
effectuant ainsi plusieurs parcours en forme de huit sur les deux cabestans 2 et 3.
Le fil 4 quitte enfin la paire de cabestans 2,3 au point 10 du cabestan inférieur
2, dans le sens de la flèche Fs (figure 3).
[0013] Le contact du fil 4 avec les cabestans 2 et 3 s'effectue dans des gorges 11 pratiquées
sur ces cabestans.
[0014] La figure 5 est une coupe d'une portion du cabestan 2, selon un plan passant par
l'axe xx' de ce cabestan, cette coupe étant schématisée par les segments de lignes
droites V-V à la figure 3.
[0015] Cette coupe présente des gorges 11 dont une est représentée agrandie à la figure
6, avec le fil 4 disposé dans cette gorge, la coupe de la figure 6 étant effectuée
selon le même plan que la figure 5. Le cabestan 2 comporte par exemple sept gorges
11, chacune de ces gorges ayant pour axe l'axe xx' du cabestan 2. Dans le plan de
la figure 6, la largeur J de la gorge 11 est légèrement supérieure au diamètre D
f du fil 4, la gorge 11 ayant un fond 110 dont la forme est un demi-cercle de diamètre
J à la figure 6. Toutes les gorges 11 des cabestans 2 et 3 ont la même forme et la
même largeur J.
[0016] Le jeu radial (J-D
f)/2 et l'écartement p entre les gorges 11 (pas des gorges) doivent être suffisamment
grands pour que le fil 4 puisse aller de la gorge 11 d'un cabestan à la gorge 11 correspondante
de l'autre cabestan, sans qu'il y ait de frottement du fil 4 sur lui-même aux endroits
où les portions du fil 4 se croisent, entre les cabestans 2,3 (fig. 5 et 6), ces valeurs
pouvant être choisies par l'homme de l'art en fonction de l'application.
[0017] De préférence les gorges 11 du cabestan 3 non entraîné sont localisées sur des anneaux
12 d'axe yy'. Ces anneaux qui conduisent la chaleur et sont réalisés par exemple en
matière métallique sont désolidarisés mécaniquement du corps 13 du cabestan 3 (figure
1). Le corps 13 tourne librement autour de l'axe yy' et les anneaux 12 peuvent tourner
librement autour de l'axe yy', indépendamment du corps 13, ces anneaux 12 glissant
sur la surface cylindrique 14 du corps 13. D'autre part les anneaux 12 peuvent tourner
librement les uns par rapport aux autres. Cette disposition permet d'améliorer le
contact entre le fil 4 et le cabestan 3 et d'améliorer la tension du fil 4 entre les
cabestans 2, 3.
[0018] Le chauffage ou le refroidissement des cabestans 2,3 est effectué par une pièce conduisant
la chaleur, par exemple un plateau 15 métallique à deux parois 16, 17 entre lesquelles
s'écoule un fluide caloporteur 18, par exemple un liquide, notamment de l'eau, la
paroi 16 étant disposée du côté des cabestans 2, 3. Les moyens permettant la circulation
du fluide 18 entre les parois 16, 17 sont des moyens connus, comportant par exemple
une pompe, et ils ne sont pas représentés sur le dessin dans un but de simplification.
Le fluide 18 arrive par la tubulure 19, il circule entre les parois 16, 17 puis sort
du plateau 15 par la tubulure 20, l'écoulement du fluide 18 étant schématisé par les
flèches F₁₈. Les cabestans 2,3 sont montés sur des arbres 21 tournant dans des paliers
22, 23. Les arbres 21 traversent les parois 16, 17 et ils sont séparés de façon étanche
du fluide 18 (figure 1). Les paliers 22 sont entourés chacun par un manchon 24 dans
lequel circule un fluide 25 de refroidissement, la circulation de ce fluide 25 n'étant
pas représentée dans un but de simplification. Le fluide 25 peut être le fluide 18,
qui est alors lui-même un fluide de refroidissement, le manchon 24 communiquant alors
avec l'intérieur du plateau 15 où circule le fluide 18.
[0019] Les cabestans 2,3 sont placés dans une enceinte 26 contenant un gaz 27 de préférence
non oxydant, par exemple de l'hydrogène ou un mélange d'hydrogène et d'azote. Les
échanges thermiques entre les cabestans 2,3 et le fluide caloporteur 18 s'effectuent
par l'intermédiaire du gaz 27 formant une couche 28, d'épaisseur H, située entre la
face 160, sensiblement plane, de la paroi 16 d'une part, et chaque face 130, sensiblement
plane, des cabestans 2, 3 d'autre part. Les faces 130 sont disposées sensiblement
dans un même plan qui est perpendiculaire aux axes xx', yy' et sensiblement parallèle
à la face 160 qui limite donc en partie l'enceinte 26, le gaz 27 étant au contact
des cabestans 2,3 et de la face 160. Lorsque le traitement thermique du fil 4 est
un réchauffement, le fluide 18, s'il est utilisé, est un fluide chauffant, la chaleur
allant du fluide 18 vers le gaz 27, puis du gaz 27 vers les cabestans 2,3, enfin de
ces cabestans vers le fil 4. Lorsque le traitement du fil 4 est un refroidissement,
le fluide 18 est un fluide réfrigérant, et la chaleur s'écoule en sens inverse, depuis
le fil 4 vers le fluide 18. Le gaz 27 en contact direct avec le plateau 15 et les
cabestans 2,3 permet cet échange thermique, le plateau 15 étant réalisé avec une matière
conduisant la chaleur, par exemple une matière métallique. Les éléments filetés 29
permettent de faire varier la distance H, en déplaçant les cabestans 2,3 le long de
leurs axes respectifs xx' et yy'. Dans ce but, les éléments filetés 29 sont vissés
dans les filetages femelles 30, dans des parties fixes 31 du dispositif 1. La modification
de l'épaisseur H de la couche 28 du gaz 27 de couplage thermique est obtenu en agissant
sur le levier 32 qui entraîne en rotation les éléments filetés 29, ce qui provoque
un déplacement axial de ces éléments filetés 29, ce déplacement axial étant transmis
aux arbres 21 par l'intermédiaire des épaulements 33 usinés sur les arbres 21. Le
levier 32 permet d'actionner simultanément les deux arbres 21 des cabestans 2,3 par
des moyens connus 34, schématisés par des lignes pointillées à la figure 1, ces moyens
étant par exemple une courroie crantée ou une chaîne. Les échanges thermiques s'opèrent
entre le fil 4 et les cabestans 2 ou 3 d'une part par contact direct le long de la
ligne 35 de contact entre le fil et les cabestans, sur le fond 110 de la gorge 11
et d'autre part en passant au travers du gaz 27 qui se trouve dans les gorges 11 au
contact du fil 4 et des cabestans 2,3, ce flux thermique étant schématisé par les
flèches F₂₇ (figure 6) dans le cas d'un refroidissement du fil 4. De même, il serait
possible d'utiliser plusieurs pièces 15 dans le dispositif 1, mais il est préférable
de n'en utiliser qu'une, dans un but de simplification.
[0020] La limitation du jeu radial (J-D
f)/2 permet de faciliter les échanges thermiques entre le fil 4 et les cabestans 2,3.
[0021] Lorsque le traitement thermique consiste à refroidir rapidement un fil de diamètre
important, le gaz 27 doit être bon conducteur de la chaleur car sans cela, l'épaisseur
H de la couche 28 de gaz 27, entre le plateau 15 et les cabestans 2,3 pourrait être
du même ordre que les dilations des matériaux constituant l'installation. On a de
préférence 1 mm ≦ H ≦ 200 mm.
[0022] De préférence, le gaz 27 dans l'enceinte 26, et donc dans la couche 28, ne subit
pratiquement pas d'autres mouvements que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans
2,3.
[0023] Les cabestans 2,3 sont placés dans une enceinte 36 isolée extérieurement par un élément
37. Lorsque le dispositif 1 est destiné à effectuer un traitement thermique sur un
fil 4 déjà chaud, l'enceinte 36 est par exemple équipée d'éléments électriques chauffants
38 répartis régulièrement sur son périmètre. Les éléments chauffants 38, par exemple
des résistances, permettent alors le chauffage des cabestans 2,3 au démarrage du dispositif
1 et ainsi d'obtenir des mises en régime très rapides. Les arbres 21 sont protégés
thermiquement par des boucliers thermiques 39. Ces éléments 38 peuvent aussi servir
par exemple lorsque le traitement thermique est un traitement de chauffage, le fluide
18 pouvant alors ne pas être utilisé.
[0024] Lorsque le traitement thermique comporte des régimes éloignés de l'isothermicité,
il est préférable d'adapter les diamètres d'enroulement sur les gorges des cabestans
aux variations de longueur du fil 4 avec sa température, c'est-à-dire que le diamètre
d'enroulement De du fil à l'entrée d'un cabestan 2,3 est différent du diamètre d'enroulement
Ds du fil à la sortie de ce cabestan, D
e et D
s correspondant donc à deux gorges extrêmes de ce cabestan. A titre d'exemple, la figure
5 montre une disposition correspondant à un refroidissement du fil 4 lors de son passage
sur le cabestan 2, le diamètre D
e étant supérieur au diamètre D
s. Dans le cas d'un échauffement, la disposition serait inverse avec dans ce cas D
e < D
s. Pour faciliter les échanges thermiques, la distance E entre les axes xx' et yy'
des cabestans 2,3 est la plus faible possible en tenant compte de l'encombrement de
ces cabestans, et en évitant les contacts entre les diverses portions du fil 4 entre
ces cabestans 2,3.
[0025] Les cabestans 2,3 et le plateau 15 conducteurs de la chaleur sont réalisés par exemple
en bronze en acier ou en fonte.
[0026] La figure 7 représente une installation complète 100 conforme à l'invention permettant
de traiter thermiquement un fil 4 en acier pour lui faire subir un traitement d'austénitisation
suivi d'un traitement de perlitisation.
[0027] Cette installation complète 100 comporte un dispositif 50 et six paires de cabestans
référencés P₁ à P₆ identiques au dispositif 1 conforme à l'invention précédemment
décrit. Les dispositifs P₁ à P₆ conformes à l'invention permettent de refroidir le
fil 4 ou de le maintenir à une température pratiquement constante, le fluide caloporteur
18 étant par exemple de l'eau. Pour la simplicité du dessin seuls les cabestans des
paires P₁ à P₆ et le fil 4 à traiter sont représentés sur cette figure 7.
[0028] La figure 8 représente l'évolution de la température du fil 4 et des cabestans 2,3
lors d'un traitement thermique de perlitisation, le fil 4 étant en acier, la température
T correspondant à l'axe des ordonnées et le temps "t" à l'axe des abscisses. Le fil
4 pénètre dans le dispositif 50 où il subit un traitement d'austénitisation. Ce dispositif
50 comporte deux cabestans 51, 52 sur lesquels est mouflé le fil 4, et on fait passer
un flux magnétique alternatif dans les boucles de fil 4 ainsi formées, ce flux étant
produit par l'inducteur 53. On produit ainsi un courant électrique induit dans le
fil 4, ce qui permet de chauffer ce fil à une température supérieure à la température
de transformation AC3 de façon à obtenir une structure d'austénite homogène, la température
T
f1 atteinte par le fil 4 dans le dispositif 50 étant par exemple de l'ordre de 900 à
1000°C.
[0029] Le fil 4 qui sort de l'installation 50 arrive ensuite sur le cabestan 2 de la paire
de cabestan P₁. Les cabestans 2,3 de la paire P₁ sont maintenus à une température
Tc₁ de l'ordre de 450 à 650°C. Sur la figure 8, l'origine 0 des temps correspond à
l'arrivée du fil 4 sur la paire P1. Au bout d'un temps t₁ inférieur à 4 secondes le
fil 4 atteint une température Tf₂ proche de celle des cabestans de la paire P₁. Ce
refroidissement rapide permet donc la transformation d'austénite stable en austénite
métastable. Le fil 4 passe ensuite successivement sur les quatre paires P₂ à P₅ dont
le rôle est de maintenir le fil 4 à une température qui ne varie pas de plus de 10°C
par excès ou par défaut de la température donnée Tf₂, la température Tf du fil 4 étant
alors par exemple comprise dans l'intervalle Tf₂ - 8°C, Tf₂ + 8°C, et ceci pendant
toute la durée de la transformation de l'austénite métastable en perlite et pendant
environ 1 à 3 secondes suivant cette transformation. Le but de cette partie de l'installation
est d'une part d'éviter la recalescence durant la période pendant laquelle se produit
la pointe de puissance thermique due à la transformation d'austénite en perlite (qui
conduirait à la formation de perlite grossière), d'autre part d'éviter un refroidissement
prématuré avant que la transformation soit totale. Un refroidissement prématuré avant
que la transformation soit totale risquerait de conduire à un produit contenant de
la bainite donc à un fil fragile et d'une valeur d'usage médiocre en particulier en
ce qui concerne l'endurance.
[0030] Les temps de passage du fil 4 dans les paires P₂ à P₅ sont référencés respectivement
t₂ à t₅, les températures des cabestans des paires P₂ à P₅ sont référencées respectivement
Tc₂ à Tc₅. La somme t₂+t₃+t₄+t₅ est par exemple de l'ordre de 4 à 10 secondes. Pour
les quatre paires P₂ à P₅, les diamètres d'enroulement du fil 4 sur chaque cabestan
ne varient pas entre l'entrée et la sortie, c'est-à-dire que l'on a toujours De =
Ds.
[0031] La figure 9 montre l'évolution de la transformation de l'austénite en perlite au
cours du temps. Le temps "t" correspond à l'axe des abscisses, et le % de transformation
en perlite à l'axe des ordonnées. La transformation pendant le temps t₂ est lente,
la perlitisation ne commençant que vers la fin de ce temps t₂, la puissance à échanger
est donc faible et la température Tc₂ de la deuxième paire P₂ est légèrement inférieure
à la température visée pour la transformation (Tf₂). La transformation pendant le
temps t₃ est très rapide, la puissance à échanger est donc plus importante, et la
température Tc₃ de la troisième paire P₃ est sensiblement plus basse que la température
Tc₂ de la deuxième paire P₂. La transformation pendant le temps t₄ se produit à une
vitesse sensiblement identique à celle du temps t₂, la température Tc₄ de la quatrième
paire P₄ est donc très proche de Tc₂. Durant le temps t₅ il n'y a pas de transformation
métallurgique sensible du point de vue thermique, la température Tc₅ de la cinquième
paire P₅ est donc sensiblement égale à Tf₂. Le but de ce maintien en température pendant
le temps t₅ étant de s'assurer que la transformation en perlite est bien terminée
avant le refroidissement correspondant au temps t₆.
[0032] De préférence, lors du refroidissement initial correspondant au temps t₁, on a les
relations suivantes :
avec par définition :
où L₁ est la conductibilité thermique du gaz qui se trouve dans les gorges 11 au contact
du fil 4 et des cabestans 2,3, L₂ est la conductibilité thermique du gaz constituant
la couche 28 de gaz 27, ces conductibilités L₁ et L₂ étant déterminées à 600°C et
exprimées en watts.m⁻¹.°K⁻¹. Lorsqu'on utilise un même gaz 27 dans les gorges 11 et
dans la couche 28, L₁ et L₂ sont identiques, et représentés par L ; D
f est le diamètre du fil exprimé en millimètres ; J est la largeur des gorges 11 exprimée
en millimètres ; E est l'entraxe des cabestans exprimé en millimètres ; D
e est le diamètre d'enroulement du fil 4 à l'entrée d'un cabestan quelconque 2,3 ;
D
s est le diamètre d'enroulement du fil 4 à la sortie du même cabestan, D
e et D
s étant exprimés en millimètres ; V est la vitesse de défilement du fil exprimée en
mètres par seconde ; H est l'épaisseur de la couche 28 du gaz 27, exprimée en millimètres.
[0034] Les relations (1) à (12) sont données dans le cas où le gaz 27 dans l'enceinte 26,
et donc dans la couche 28, ne subit pratiquement pas d'autres mouvements que ceux
qui sont dus à la rotation des cabestans 2,3.
[0035] L'isothermicité obtenue durant les phases t₂ à t₅ ne peut être qu'améliorée si le
nombre d'éléments utilisés est supérieur à 4 mais cela conduit à un investissement
plus élevé qui n'est pas nécessaire pour obtenir d'une part une isothermicité à ±
8°C, d'autre part la qualité du fil annoncée.
[0036] La section de refroidissement final permet le refroidissement du fil d'une température
Tf₂ de l'ordre de 450 à 650°C à une température Tf₃ de l'ordre de 100 à 200°C en un
temps t₆ de l'ordre de 3 à 6 secondes, elle comporte une paire de cabestans mouflés
croisés, le cabestan inférieur 2 est motorisé, le cabestan supérieur 3 ne l'est pas,
le diamètre d'enroulement D
e sur la première gorge du cabestan inférieur est supérieur au diamètre Ds de la dernière
gorge du cabestan inférieur, les cabestans sont maintenus à une température Tc₆ de
l'ordre de 50 à 150°C.
[0037] Les exemples qui suivent ont été réalisés avec l'installation 100 précédemment décrite,
en utilisant pour chaque couple P₁ à P₆ un gaz 27 unique. On a donc L₁ = L₂ = L. Comme
précédemment indiqué, pour chaque couple de cabestan, le gaz 27 dans l'enceinte 26,
et donc dans la couche 28, ne subit pratiquement pas d'autres mouvements que ceux
qui sont dus à la rotation des cabestans 2,3.
[0038] La composition des aciers utilisés est donnée dans le tableau 1
TABLEAU 1
Type |
C |
Mn |
Si |
S |
P |
Al |
Ca |
Cr |
Ni |
1 |
0,70 |
0,61 |
0,22 |
0,028 |
0,018 |
0,084 |
0,048 |
0,061 |
0,016 |
2 |
0,82 |
0,69 |
0,20 |
0,026 |
0,019 |
0,082 |
0,043 |
0,058 |
0,015 |
(Les chiffres correspondent à des % en poids)
Les cabestans 2,3 de l'ensemble des paires P₁ à P₆ ont été réalisés en acier réfractaire
X 12 Cr Ni 25 21 (THERMAX 4845 de Thyssen) Cr = 25 % Ni = 20 %. Les caractéristiques
de cet acier sont les suivantes :
Conductibilité thermique à 500°C : 19 w.m⁻¹.°K⁻¹
Dilatation thermique à 400°C : 17.10⁻⁶m.m⁻¹.°K⁻¹
Le taux de recouvrement T
r est le rapport entre la longueur de fil en contact avec les fonds de gorge et la
longueur totale de fil située entre le premier point de contact 5 à l'arrivée sur
l'élément de transfert thermique et le dernier point 10 à la sortie, c'est-à-dire
entre les points 5 et 10 précédemment définis (figure 3).
[0039] Le rapport des sections est par définition :
La déformation rationnelle est par définition
Log désignant le logarithme népérien.
[0040] Le temps d'incubation est le temps nécessaire pour que 1 % d'austénite métastable
se transforme en perlite, ce temps étant compté à partir du commencement du refroidissement
(arrivée du fil 4 sur la paire P₁).
[0041] Le temps de transformation est le temps nécessaire pour passer de 1 % à 99 % de perlite.
EXEMPLE 1
[0042] Les conditions d'essais sont les suivantes :
- Acier Type 1,
- Temps d'incubation = 3 secondes environ,
- Temps de transformation = 3 secondes environ,
- Diamètre du fil : Df = 1,1 mm,
- Vitesse V de défilement du fil : 15 m/s.
- Gaz 27 :
. Pour les éléments de transfert thermique P₁ à P₄ : H₂ + N₂ avec 75 % de H₂ et 25
% de N₂ en volume (NH₃ craqué).
. Pour l'élément de maintien isotherme P₅ : N₂ pur.
. Pour l'élément de refroidissement final P₆ : H₂ pur.
[0043] Un seul gaz est utilisé pour chaque élément de transfert thermique, dans un but de
simplification technologique, c'est-à-dire que L₁ = L₂ = L mais en cas de nécessité
il est possible d'utiliser des gaz différents pour le couplage thermique fil 4/cabestan
2 ou 3 et pour le couplage thermique cabestan 2 ou 3/plateau refroidisseur 15.
Refroidissement primaire période t₁
[0044] Première paire de cabestans P₁
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1007 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1000 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1050 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,902
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 1,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 287 tours/minute
Temps de séjour : t₁ = 2,94 secondes
Nombre de spires : 7
Température initiale du fil : Tf₁ = 930°C
Température finale du fil : Tf₂ = 580°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 520°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 2,4 m³/h
Epaisseur de la lame 28 de gaz 27 de couplage thermique : H = 7,8 mm
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,424
K₂ = 0,959
K₃ = 0,7
K₄ = 4,99x10⁻⁴
Maintien isotherme Périodes t₂, t₃, t₄, t₅
[0045] Deuxième paire P₂ de cabestans période t₂
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1 000 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1 000 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1 050 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0,898
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 1,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 289 tours/minute.
Temps de séjour : t₂ = 1,26 secondes
Nombre de spires : 3
La température du fil a été maintenue à 580 ± 5°C.
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 545°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 0,15 m³/h.
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 100 mm.
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,424
K₂ = 0,952
K₃= 0
K₄ = 6,48x10⁻³
Troisième paire P₃ de cabestans période t₃
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1000 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1000 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1050 mm
Taux de recouvrement des cabestans T
r : 0,898
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 1,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 289 tours/minute.
Temps de séjour : t₃ = 1,26 secondes
Nombre de spires : 3
La température du fil a été maintenue à 580 ± 6°C.
[0046] Les cabestans ont été maintenus à une température de : 417°C à l'aide d'un débit
d'eau à 25°C de : 0,7 m³/h.
[0047] Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 16,5 mm. Paramètres principaux
de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,424
K₂ = 0,952
K₃ = 0
K₄ = 1,07x10⁻³
Quatrième paire P₄ de cabestans période t₄ : identique à la deuxième paire de cabestans.
[0048] Cinquième paire P₅ de cabestans période t₅ Diamètre des cabestans à l'entrée du fil
: D
e = 600 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 600 mm
Entre-axe des cabestans : E = 630 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,898
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 480 tours/minute.
Temps de séjour : t₅ = 1,26 secondes
Nombre de spires : 5
La température du fil a été maintenue à 580 ± 2°C.
[0049] Les cabestans ont été maintenus à une température de : 585 ± 5°C grâce aux résistances
électriques 38, la circulation d'eau a été coupée.
[0050] L'épaisseur H de la lame de gaz de couplage thermique a été maintenue au maximum
afin de limiter la consommation d'électricité soit : H = 50 mm.
[0051] Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 2,392x10⁻²
K₂ = 0,952
K₃ = 0
K₄ = 5,04x10⁻²
Refroidissement final période t₆
[0052] Sixième paire P₆ de cabestans
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1000 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 993 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1050 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,894
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 1,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 287 tours/minute
Temps de séjour : t₆ = 4,19 secondes
Nombre de spires : 10
Température initiale du fil : Tf₂ = 580°C
Température finale du fil : Tf₃ = 193°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 170°C à l'aide d'un débit d'eau
à 25°C de : 2,13 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 1,5 mm
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,424
K₂ = 0,952
K₃ = 0,7
K₄ = 9,08x10⁻⁵
Après traitement thermique, le fil 4 a une résistance à la rupture en traction de
1200 MPa (mégapascals).
[0053] Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour obtenir un diamètre
final de 0,17 mm. La résistance à la rupture en traction pour ce fil tréfilé est de
3 000 MPa
R = 41,87
ε = 3,73
EXEMPLE 2
[0054] Cet exemple est identique au précédent à l'exception du fait que l'on utilise un
acier du type 2 au lieu d'un acier du type 1. Le temps d'incubation et le temps de
transformation sont sensiblement les mêmes que dans l'exemple précédent.
[0055] Après traitement thermique le fil a une résistance à la rupture en traction de 1350
MPa.
[0056] Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour obtenir un diamètre
final de 0,17 mm. La résistance à la rupture en traction pour ce fil tréfilé est de
3500 MPa.
R = 41,87
ε = 3,73
EXEMPLE 3
[0057] Les conditions de cet essai sont les suivantes :
- Acier Type 1
- Temps d'incubation= 3 secondes environ
- Temps de transformation = 3 secondes environ
- Diamètre du fil : Df = 1,83 mm
- Vitesse V de défilement du fil : 15 m/s
- Gaz 27 :
. Pour les éléments de transfert thermique P₁ à P₄ : H₂ pur.
. Pour l'élément de maintien isotherme P₅ : N₂ pur.
. Pour l'élément de refroidissement final P₆ : H₂ pur.
Refroidissement primaire période t1
[0058] Première paire P₁ de cabestans
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1 510 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1 500 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1 575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,902
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur des gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 191 tours/minute
Temps de séjour : t₁ = 3,16 secondes
Nombre de spires : 5
Température initiale du fil : Tf₁ = 930°C
Température finale du fil : Tf₂ = 580°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 540°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25° C de : 7,16 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 7 mm
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,488
K₂ = 0,959
K₃ = 0,67
K₄ = 3,67x10⁻⁴
Maintien isotherme Périodes t₂, t₃, t₄, t₅
[0059] Deuxième paire P₂ de cabestans période t₂
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1500 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1500 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,898
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur des gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 192 tours/minute.
Temps de séjour : t₂ = 1,26 secondes
Nombre de spires : 2
La température du fil a été maintenue à 580 ± 5°C. Les cabestans ont été maintenus
à une température de 549°C à l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 0,4 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 123 mm paramètres principaux
de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,488
K₂ = 0,952
K₃ = 0
K₄ = 6,54x10⁻³
Troisième paire P₃ de cabestans période t₃
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1500 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : Ds = 1500 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,898
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur des gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 192 tours/minute
Temps de séjour : t₃ = 1,26 secondes
Nombre de spires : 2
La température du fil a été maintenue à 580 ± 6°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 436°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 1,85 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 20 mm
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,488
K₂ = 0,952
K₃ = 0
K₄ = 1,06x10⁻³
Quatrième paire P₄ de cabestans période t₄
Identique à la deuxième paire de cabestans
Cinquième paire P₅ de cabestans période t₅
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 900 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 900 mm
Entre-axe des cabestans : E = 945 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,898
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur des gorges : J = 3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 320 tours/minute.
Temps de séjour : t₅ = 1,51 secondes
Nombre de spires : 4
La température du fil a été maintenue à 580 ± 2°C.
[0060] Les cabestans ont été maintenus à une température de : 585 ± 5°C grâce aux résistances
électriques 38, la circulation d'eau a été coupée.
[0061] L'épaisseur H de la lame de gaz de couplage thermique a été maintenue au maximum
afin de limiter la consommation d'électricité soit : H = 50 mm.
[0062] Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,0233
K₂ = 0,952
K₃ = 0
K₄ = 0,062
Refroidissement final période t₆
[0063] Sixième paire P₆ de cabestans
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1500 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1489 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0,894
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur des gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 192 tours/minute
Temps de séjour : t₆ = 4,4 secondes
Nombre de spires : 7
Température initiale du fil : Tf₂ = 580°C
Température finale du fil : Tf₃ = 211°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 170°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 5,88 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 1,7 mm
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,488
K₂ = 0,952
K₃ = 0,74
K₄ = 9,04x10⁻⁵
Après traitement thermique, le fil 4 a une résistance à la rupture en traction de
1200 MPa.
[0064] Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour obtenir un diamètre
final de 0,28 mm. La résistance à la rupture en traction pour ce fil tréfilé est de
3050 MPa
R = 42,72
ε = 3,75
Exemple 4
[0065] Cet exemple est identique au précédent à l'exception du fait que l'on utilise un
acier du type 2 au lieu d'un acier du type 1. Le temps d'incubation et le temps de
transformation sont sensiblement les mêmes que dans l'exemple précédent.
[0066] Après traitement thermique, le fil a une résistance à la rupture en traction de 1
345 MPa.
[0067] Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour obtenir un diamètre
final de 0,28 mm. La résistance à la rupture en traction pour ce fil tréfilé est de
3 480 MPa
R = 42,72
ε = 3,75
Exemple 5
[0068] Les conditions de cet exemple sont les suivantes :
- Acier type 1
- Temps d'incubation = 3,5 secondes environ
- Temps de transformation = 3 secondes environ
- Diamètre du fil : Df = 2,35 mm
- Vitesse V de défilement du fil : 15 m/s
- Gaz 27 :
. Pour les éléments de transfert thermique 1 à 4 et 6 : H₂ pur,
. Pour l'élément de maintien isotherme 5 : N₂ pur,
. Un seul gaz est utilisé pour chaque élément de transfert thermique, dans un but
de simplification technologique.
Refroidissement primaire période t1
[0069] Première paire P₁ de cabestans
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 2114 mm,
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 2100 mm
Entre-axe des cabestans : E = 2210 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,8996
Pas des gorges : p = 12 mm
largeur des gorges : J = 2,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 136 tours/minute
Temps de séjour : t₁ = 3,54 secondes
Nombre de spires : 4
Température initiale du fil : Tf₁ = 930°C
Température finale du fil : Tf₂ = 580°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 558°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 9,95 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 10 mm
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,51
K₂ = 0,957
K₃ = 0,667
K₄ = 4,44x10⁻⁴
Maintien isotherme Périodes t₂, t₃, t₄, t₅
[0070] Deuxième paire P₂ de cabestans période t₂
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 2100 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 2100 mm
Entre-axe des cabestans : E = 2210 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,896
Pas des gorges : p = 12 mm
largeur des gorges : J = 2,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 137 tours/minute
Temps de séjour : t₂ = 1,77 secondes
Nombre de spires : 2
La température du fil a été maintenue à 580 ± 5°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 550°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 0,66 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 147 mm.
[0071] Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,51
K₂ = 0,95
K₃ = 0
K₄ = 6,57x10⁻³
Troisième paire P₃ de cabestans période t₃
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 2100 mm,
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 2100 mm
Entre-axe des cabestans : E = 2210 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,896
Pas des gorges : p = 12 mm
largeur des gorges : J = 2,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 137 tours/minute
Temps de séjour : t₃ = 1,77 secondes
Nombre de spires : 2
La température du fil a été maintenue à 580 ± 6°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 443°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 3 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 25 mm.
[0072] Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,51
K₂ = 0,95
K₃ = 0
K₄ = 1,12x10⁻³
Quatrième paire P₄ de cabestans période t₄
Identique à la deuxième paire P₂ de cabestans
Cinquième paire P₅ de cabestans période t₅
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 1200 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 1200 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1260 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,898
Pas des gorges : p = 12 mm
Largeur des gorges : J = 4,5 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 239 tours/minute.
Temps de séjour : t₅ = 2 secondes
Nombre de spires : 4
La température du fil a été maintenue à 580 ± 2°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 585 ± 5°C grâce aux résistances
électriques 38, la circulation d'eau a été coupée.
[0073] L'épaisseur H de la lame de gaz de couplage thermique a été maintenue au maximum
afin de limiter la consommation d'électricité soit : H = 100 mm.
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,01
K₂ = 0,952
K₃ = 0
K₄ = 0,115
Refroidissement final période t₆
[0074] Sixième paire P₆ de cabestans
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D
e = 2100 mm,
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D
s = 2085 mm
Entre-axe des cabestans : E = 2210 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T
r = 0,8645
Pas des gorges : p = 12 mm
largeur des gorges : J = 2,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 137 tours/minute
Temps de séjour : t₆ = 5,28 secondes
Nombre de spires : 6
Température initiale du fil : T
f2 = 580°C
Température finale du fil : T
f3 = 204°C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 170°C à
l'aide d'un débit d'eau à 25°C de : 9,5 m³/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 2,2 mm.
[0075] Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
K₁ = 0,511
K₂ = 0,95
K₃ = 0,72
K₄ = 9,84x10⁻⁵
Après traitement thermique, le fil 4 a une résistance à la rupture en traction de
1 195 MPa.
[0076] Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour obtenir un diamètre
final de 0,35 mm. La résistance à la rupture en traction pour ce fil tréfilé est de
2 950 MPa
R = 45,1
ε = 3,81
Exemple 6
[0077] Cet exemple est identique au précédent à l'exception du fait que l'on utilise un
acier du type 2 au lieu d'un acier du type 1. Le temps d'incubation et le temps de
transformation sont sensiblement les mêmes que dans l'exemple précédent.
[0078] Après traitement thermique le fil a une résistance à la rupture en traction de 1
355 MPa.
[0079] Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour obtenir un diamètre
final de 0,35 mm. La résistance à la rupture en traction pour ce fil tréfilé est de
3 510 MPa.
R = 45,1
ε = 3,81
Exemple 7
[0080] Cet exemple est identique à l'exemple 1 à l'exception du fait que l'on utilise un
acier du type 1 du point de vue composition mais avec un temps d'incubation de 3,8
secondes et un temps de transformation de 3,8 secondes à 580°C.
[0081] L'installation est identique à celle utilisée pour l'exemple 1 à part le nombre de
spires qui est passé de 7 à 8 sur la première paire P₁ de cabestans, de 3 à 4 sur
la troisième paire P₃ de cabestans.
[0082] Les résistances à la rupture après traitement thermique et après tréfilage ne diffèrent
pas de plus de 2 % de celles de l'exemple 1
Exemple 8
[0083] Cet exemple est identique à l'exemple 6 à l'exception du fait que l'on utilise un
acier du type 2 du point de vue composition mais avec un temps d'incubation de 4,4
secondes et un temps de transformation de 6 secondes à 580°C.
[0084] L'installation est identique à celle de l'exemple 6 à part le nombre de spires qui
est passé de 4 à 5 sur la première paire P₁ de cabestans, de 2 à 3 sur la troisième
paire P₃ de cabestans.
[0085] Les résistances à la rupture après traitement thermique et après tréfilage ne diffèrent
pas de plus de 2 % de celles de l'exemple 1
Exemple 9
[0086] Cet exemple est identique à l'exemple 2 à l'exception du fait que l'on utilise un
acier du type 2 du point de vue composition mais avec un temps d'incubation de 4 secondes
et un temps de transformation de 3 secondes à 580°C.
[0087] Dans cet exemple, la régulation automatique a fait passer la deuxième paire P₂ de
cabestans en mode chauffage, c'est-à-dire que la circulation d'eau de refroidissement
a été coupée et les résistances électriques de chauffage 38 ont été mises en service
de façon à éviter le refroidissement du fil qui se serait produit sur la deuxième
paire de cabestans entre l'arrivée du fil et le moment ou celui-ci est le siège d'un
dégagement de chaleur dû à la transformation de l'austénite en perlite.
[0088] Les résistances à la rupture après traitement thermique et après tréfilage ont diminué
de moins de 2 % par rapport à celles de l'exemple 2, ce qui est dû au fait d'une isothermicité
un peu moins bonne.
[0089] L'adaptabilité peut être améliorée en améliorant l'isothermicité, c'est-à-dire en
augmentant le nombre de paires de cabestans, mais le faible gain en résistance du
fil que l'on peut en attendre ne justifie pas en général la dépense effectuée.
[0090] Le fil 4 traité conformément à l'invention dans l'installation 100 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 10 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.
[0091] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment
décrits.
1. Procédé permettant de traiter thermiquement au moins un fil métallique à l'aide de
cabestans, dans lequel on fait passer le fil sur au moins deux cabestans conduisant
la chaleur comportant des gorges, le fil étant mouflé, croisé dans ces gorges, la
largeur des gorges étant légèrement supérieure à celle du fil, un gaz, dans les gorges,
étant au contact du fil et des cabestans ;
ce procédé étant caractérisé par les points suivants :
a) on chauffe ou on refroidit les cabestans par l'intermédiaire du gaz disposé également
entre les cabestans et au moins une pièce, ce gaz étant au contact des cabestans et
de la pièce, cette pièce qui conduit la chaleur, étant située à l'extérieur des cabestans,
en faisant circuler un fluide caloporteur autre que le gaz au contact de la pièce,
afin que des échanges thermiques s'effectuent d'une part entre le gaz et la pièce
et d'autre part entre la pièce et le fluide ;
b) on règle l'épaisseur de la couche de gaz, entre les cabestans et la pièce, en fonction
du traitement thermique à effectuer.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de gaz, entre les
cabestans et la pièce, est située entre une face, sensiblement plane, de la pièce
et des faces, sensiblement planes, des cabestans, ces faces des cabestans étant disposées
sensiblement dans un même plan qui est perpendiculaire aux axes de rotation des cabestans
et sensiblement parallèle à la face de la pièce.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le
gaz disposé entre les cabestans et la pièce ne subit pratiquement pas d'autres mouvements
que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 pour traiter thermiquement
au moins un fil d'acier au carbone de façon à obtenir une structure perlitique fine,
ce procédé comportant un traitement d'asuténitisation, dans lequel on chauffe le fil
à une température supérieure à la température de transformation AC3 pour obtenir une
structure d'austénite homogène, et un traitement de perlitisation dans lequel on refroidit
ensuite le fil pour obrenir une structure d'austénite métastable que l'on transforme
en perlite.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on utilise en outre au moins
un couple de cabestans lors de la transformation d'austénite en perlite, de telle
sorte que la température du fil ne varie pas de plus de 10°C par excès ou par défaut
d'une température donnée obtenue après le refroidissement donnant une structure d'austénite
métastable, et ceci pendant un temps supérieur au temps de perlitisation, les relations
suivantes étant vérifiées pour au moins un couple de cabestans :
le gaz entre les cabestans et la pièce, pour ce couple, ne subissant pratiquement
pas d'autres mouvements que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les relations suivantes sont
vérifiées pour au moins un couple de cabestans lors de la transformation d'austénite
en perlite :
le gaz entre les cabestans et la pièce, pour ce couple, ne subissant pratiquement
pas d'autres mouvements que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise
au moins un couple de cabestans pour refroidir le fil après le traitement de perlitisation.
9. Dispositif permettant de traiter thermiquement au moins un fil métallique à l'aide
de cabestans, le dispositif comportant au moins deux cabestans conduisant la chaleur
et comprenant des gorges, le dispositif comportant en outre des moyens permettant
de faire défiler le fil dans les gorges des cabestans, le fil étant mouflé croisé
dans ces gorges, la largeur des gorges étant légèrement supérieure à celle du fil,
et un gaz, dans les gorges, au contact du fil et des cabestans ; le dispositif étant
caractérisé par les points suivants :
a) il comporte des moyens permettant de chauffer ou de refroidir les cabestans, ces
moyens comprenant :
- au moins une pièce conduisant la chaleur et située à l'extérieur des cabestans ;
- des moyens permettant de faire circuler un fluide caloporteur autre que le gaz au
contact de la pièce ;
- le gaz disposé également entre les cabestans et la pièce, au contact des cabestans
et de la pièce ;
ces moyens étant agencés afin que des échanges thermiques s'effectuent d'une part
entre le gaz et la pièce et d'autre part entre la pièce et le fluide ;
b) il comporte des moyens permettant de régler l'épaisseur de la couche de gaz entre
les cabestans et la pièce, en fonction du traitement thermique à effectuer.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche de gaz, entre
les cabestans et la pièce, est située entre une face, sensiblement plane, de la pièce,
et des faces, sensiblement planes des cabestans, ces faces des cabestans étant disposées
sensiblement dans un même plan qui est perpendiculaire aux axes de rotation des cabestans
et sensiblement parallèle à la face de la pièce.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que
le gaz disposé entre les cabestans et la pièce ne subit pratiquement pas d'autres
mouvements que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que,
pour chaque cabestan, les gorges ont pour axe l'axe du cabestan.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'un
des cabestans tourne librement autour de son axe par la traction du fil et en ce que
les gorges de ce cabestan sont localisées sur des anneaux conduisant la chaleur, ces
anneaux étant disposés sur le corps du cabestan et pouvant tourner autour de l'axe
du cabestan de façon indépendante du corps.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que
sur au moins un cabestan, le diamètre d'enroulement du fil varie entre l'entrée et
la sortie du cabestan.
15. Installation de traitement d'au moins un fil métallique comportant au moins un dispositif
conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 14.
16. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle est destinée à
traiter thermiquement au moins un fil d'acier au carbone pour obtenir une structure
perlitique fine par un traitement d'austénitisation, dans lequel on chauffe le fil
à une température supérieure à la température de transformation AC3 pour obtenir une
structure d'austénite homogène, et un traitement de perlitisation, dans lequel on
refroidit ensuite le fil pour obtenir une structure d'austénite métastable que l'on
transforme en perlite, au moins un dispositif étant destiné au traitement de perlitisation.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'au moins un dispositif
est destiné à permettre la transformation d'austénite métastable en perlite, de telle
sorte que la température du fil ne varie pas de plus de 10°C par excès ou par défaut
d'une température donnée obtenue après le refroidissement donnant une structure d'austénite
métastable, et ceci pendant un temps supérieur au temps de perlitisation, les relations
suivantes étant vérifiées pour au moins un dispositif :
Le gaz entre les cabestans et la pièce, pour ce dispositif, ne subissant pratiquement
pas d'autres mouvements que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans.
19. Installation selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'au moins un dispositif
destiné à permettre la transformation d'austénite métastable en perlite vérifie les
relations suivantes:
Le gaz entre les cabestans et la pièce, pour ce dispositif, ne subissant pratiquement
pas d'autres mouvements que ceux qui sont dus à la rotation des cabestans.
20. Installation selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisée en ce
qu'au moins un dispositif est destiné à refroidir le fil, après perlitisation.
1. A method for the thermal treatment of at least one metal wire by means of capstans,
in which the wire is passed over at least two heat-conducting capstans having grooves,
the wire being reeved, crossed in these grooves, the width of the grooves being slightly
greater than that of the wire, a gas, within the grooves, being in contact with the
wire and the capstans;
this method being characterised by the following features:
(a) the capstans are heated or cooled by means of the gas also arranged between the
capstans and at least one part, this gas being in contact with the capstans and the
part, said heat-conductive part being located outside the capstans, by causing a heat-exchange
fluid other than the gas to flow in contact with the part so that heat exchanges take
place, on the one hand, between the gas and the part and, on the other hand, between
the part and the fluid;
(b) the thickness of the layer of gas between the capstans and the part is adjusted
as a function of the thermal treatment to be carried out.
2. A method according to Claim 1, characterised in that the layer of gas, between the
capstans and the part, is located between a substantially flat face of the part and
substantially flat faces of the capstans, these faces of the capstans being arranged
substantially in one and the same plane which is perpendicular to the axes of rotation
of the capstans and substantially parallel to the face of the part.
3. A method according to any one of Claims 1 or 2, characterised in that the gas arranged
between the capstans and the part suffers practically no movements other than those
which are due to the rotation of the capstans.
4. A method according to any one of claims 1 to 3 for thermally treating at least one
carbon steel wire so as to obtain a fine perlitic structure, this method comprising
an austenitisation treatment in which the wire is heated to a temperature above the
AC3 transformation temperature in order to obtain a homogeneous austenite structure,
and a perlitisation treatment in which the wire is then cooled in order to obtain
a metastable austenite structure which is transformed into perlite.
6. A method according to Claim 5, characterised in that furthermore at least one pair
of capstans is used upon the transformation of austenite into perlite so that the
temperature of the wire does not change by more than 10°C plus or minus from a given
temperature obtained after the cooling giving a metastable austenite structure, and
this for a period of time greater than the perlitisation time, the following relationships
being present for at least one pair of capstans:
the gas between the capstans and the part, in the case of this pair, suffering practically
no movements other than those which are due to the rotation of the capstans.
7. A method according to Claim 6, characterised in that the following relationships are
present for at least one pair of capstans upon the transformation of austenite into
perlite:
the gas between the capstans and the part, in the case of this pair, suffering practically
no movements other than those which are due to the rotation of the capstans.
8. A method according to any one of Claims 5 to 7, characterised in that at least one
pair of capstans is used in order to cool the wire after the perlitisation treatment.
9. A device for the thermal treatment of at least one metal wire by means of capstans,
the device having at least two heat-conductive capstans which have grooves, the device
furthermore comprising means making it possible to pass the wire in the grooves of
the capstans, the wire being reeved, crossed in these grooves, the width of the grooves
being slightly greater than that of the wire, and a gas, within the grooves, in contact
with the wire and the capstans; the device being characterised by the following features:
(a) it comprises means permitting the heating or cooling of the capstans, said means
comprising:
- at least one heat-conductive part located on the outside of the capstans;
- means making it possible to cause a heat-exchange fluid other than the gas to circulate
in contact with the part;
- the gas arranged also between the capstans and the part, in contact with the capstans
and the part; these means being so arranged that thermal exchanges take place, on
the one hand, between the gas and the part and, on the other hand, between the part
and the fluid;
(b) it comprises means making it possible to regulate the thickness of the layer of
gas between the capstans and the part as a function of the heat treatment to be carried
out.
10. A device according to Claim 9, characterised in that the layer of gas, between the
capstans and the part, is located between a substantially flat face of the part and
substantially flat faces of the capstans, these faces of the capstans being arranged
substantially in one and the same plane which is perpendicular to the axes of rotation
of the capstans and substantially parallel to the face of the part.
11. A device according to any one of Claims 9 or 10, characterised in that the gas arranged
between the capstans and the part suffers practically no movements other than those
which are due to the rotation of the capstans.
12. A device according to any one of Claims 9 to 11, characterised in that, for each capstan,
the grooves have the axis of the capstan as their axis.
13. A device according to any one of Claims 9 to 12, characterised in that one of the
capstans turns freely about its axis as a result of the traction of the wire and in
that the grooves of this capstan are located on heat-conductive rings, said rings
being arranged on the body of the capstan and being adapted to turn about the axis
of the capstan independently of the body.
14. A device according to any one of Claims 9 to 13 characterised in that, on at least
one capstan, the winding diameter of the wire varies between the entrance and the
outlet of the capstan.
15. An installation for the treatment of at least one metal wire, comprising at least
one device according to any one of Claims 9 to 14.
16. An installation according to Claim 15, characterised in that it is intended for the
thermal treatment of at least one carbon steel wire in order to obtain a fine perlitic
structure by an austenitisation treatment, in which the wire is heated to a temperature
above the AC3 transformation temperature in order to obtain a homogeneous austenite
structure, and a perlitisation treatment in which the wire is then cooled in order
to obtain a metastable austenite structure which is transformed into perlite, at least
one device being intended for the perlitisation treatment.
17. An installation according to Claim 16, characterised in that at least one device is
intended to cool the wire in order to obtain a metastable austenite structure, this
device having the following relationships:
with, by definition:
in which L is the thermal conductivity of the gas present in the grooves and between
the capstans and the part, L being determined at 600°C and expressed in watts.m⁻¹.°K⁻¹;
Df is the diameter of the wire, expressed in millimetres; J is the width of the grooves,
expressed in millimetres; E is the centre-to-centre distance of the two capstans,
expressed in millimetres; De is the diameter of winding of the wire at the entrance
of any capstan; Ds is the diameter of winding of the wire at the outlet from the same
capstan, De and Ds being expressed in millimetres; V is the speed of passage of the
wire, expressed in metres per second; H is the thickness of the layer of gas between
the capstans and the part, expressed in millimetres, the gas between the capstans
and the part, in the case of this device, suffering practically no movements other
than those which are due to the rotation of the capstans.
18. An installation according to Claim 17, characterised in that at least one device is
intended to permit the transformation of metastable austenite into perlite, in such
a manner that the temperature of the wire does not vary by more than 10°C plus or
minus from a given temperature obtained after the cooling, giving a metastable austenite
structure, and this for a time greater than the perlitisation time, the following
relationships being present in the case of at least one device:
the gas between the capstans and the part, in the case of this device, suffering practically
no movements other than those which are due to the rotation of the capstans.
19. An installation according to Claim 18, characterised in that at least one device intended
to permit the transformation of metastable austenite into perlite has the following
relationships;
the gas between the capstans and the part, in the case of this device, suffering practically
no movements other than those which are due to the rotation of the capstans.
20. An installation according to any one of Claims 16 to 19, characterised in that at
least one device is intended to cool the wire, after perlitisation.
1. Verfahren zur Wärmebehandlung wenigstens eines metallischen Drahts mit Hilfe von Trommeln,
bei dem der Draht auf wenigstens zwei wärmeleitenden, Rillen aufweisenden Trommeln
in diesen Rillen flaschenzugartig gekreuzt geführt wird, wobei die Breite der Rillen
geringfügig größer als die des Drahtes ist, und ein Gas in den Rillen in Kontakt mit
dem Draht und den Trommeln ist;
gekennzeichnet durch die folgenden Punkte:
a) Erhitzen oder Abkühlen der Trommeln mit Hilfe des gleichfalls zwischen den Trommeln
und wenigstens einem Teil angeordneten Gases, welches Gas in Kontakt mit den Trommeln
und dem Teil ist, wobei dieses die Wärme leitende Teil außerhalb der Trommeln angeordnet
ist, indem ein anderes Wärmetragerfluid als das Gas in Kontakt mit dem Teil in Umlauf
gebracht wird, so daß Wärmeaustäusche einerseits zwischen dem Gas und dem Teil und
andererseits zwischen dem Teil und dem Fluid stattfinden;
b) Regeln der Dicke der Gasschicht zwischen den Trommeln und dem Teil in Abhängigkeit
von der durchzuführenden Wärmebehandlung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasschicht zwischen den
Trommeln und dem Teil zwischen einer im wesentlichen ebenen Oberfläche des Teils und
im wesentlichen ebenen Oberflächen der Trommeln angeordnet ist, wobei diese Oberflächen
der Trommeln im wesentlichen in ein und derselben Ebene angeordnet sind, die senkrecht
zu den Rotationsachsen der Trommeln und im wesentlichen parallel zur Oberfläche des
Teils ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen
den Trommeln und dem Teil angeordnete Gas praktisch keine anderen Bewegungen erfährt
als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Wärmebehandlung wenigstens eines Kohlenstoffstahldrahts
zur Herstellung einer feinen perlitischen Struktur, welches Verfahren eine Austenitisierungsbehandlung,
bei der der Draht auf eine Temperatur über der Transformationstemperatur AC3 erhitzt
wird, um eine homogene Austenitstruktur zu erhalten, und eine Perlitisierungsbehandlung
umfaßt, bei der anschließend der Draht abgekühlt wird, um eine metastabile Austenitstruktur
zu erhalten, die in Perlit transformiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Trommelpaar
bei der Abkühlung benutzt wird, um eine metastabile Austenitstruktur zu erhalten,
so daß die folgenden Beziehungen eingehalten werden:
mit den Definitionen:
wobei L die Wärmeleitfähigkeit des in den Rillen und zwischen den Trommeln und dem
Teil befindlichen Gases bezeichnet, gemessen bei 600 °C und ausgedrückt in Watt ·
m⁻¹ · K⁻¹; D
f den Drahtdurchmesser in Millimetern, J die Rillenbreite, ausgedrückt in Millimetern,
E den Achsabstand der zwei Trommeln, ausgedrückt in Millimetern, D
e den Aufwickeldurchmesser des Drahts am Eingang einer beliebigen Trommel, D
s den Aufwickeldurchmesser des Drahts am Ausgang derselben Trommel, beide ausgedrückt
in Millimetern bezeichnet; V die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahts, ausgedrückt
in Metern pro Sekunde, H die Dicke der Gasschicht zwischen den Trommeln und dem Teil,
ausgedrückt in Millimetern, bezeichnet, wobei dieses Gas praktisch keine anderen Bewegungen
erfährt als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich wenigstens ein Trommelpaar
bei der Transformation des Austenits in Perlit verwendet wird, derart, daß die Temperatur
des Drahts um nicht mehr als 10 °C nach oben oder unten von einer gegebenen, nach
der eine metastabile Austenitstruktur ergebenden Abkühlung erreichten Temperatur abweicht,
während eines längeren Zeitraums als der Perlitisierungsdauer, wobei für wenigstens
ein Trommelpaar die folgenden Beziehungen eingehalten werden:
wobei das Gas zwischen den Trommeln und dem Teil bei diesem Paar praktisch keine anderen
Bewegungen erfährt als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Beziehungen bei
wenigstens einem Trommelpaar während der Transformation des Austenits in Perlit eingehalten
werden:
wobei das Gas zwischen den Trommeln und dem Teil bei diesem Paar praktisch keine anderen
Bewegungen erfährt als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
ein Trommelpaar benutzt wird, um den Draht nach der Perlitisierungsbehandlung abzukühlen.
9. Vorrichtung zur Wärmebehandlung wenigstens eines metallischen Drahts mit Hilfe von
Trommeln, welche Vorrichtung wenigstens zwei wärmeleitende, Rillen aufweisende Trommeln
sowie Einrichtungen zum Durchlaufenlassen des Drahtes in den Rillen der Trommeln umfaßt,
wobei der Draht in den Rillen flaschenzugartig gekreuzt geführt ist, wobei die Breite
der Rillen geringfügig größer als die des Drahts ist und ein Gas in den Rillen in
Kontakt mit dem Draht und den Trommeln ist;
gekennzeichnet durch
a) Einrichtungen zum Erhitzen oder Abkühlen der Trommeln mit :
- wenigstens einem wärmeleitenden, außerhalb der Trommeln angeordneten Teil;
- Einrichtungen zum Inumlaufbringen eines anderen Wärmeträgerfluids als dem Gas in
Kontakt mit dem Teil;
- dem ebenfalls zwischen den Trommeln und dem Teil in Kontakt mit den Trommeln und
dem Teil angeordneten Gas;
welche Einrichtungen betätigt werden, damit Wärmeaustäusche einerseits zwischen dem
Gas und dem Teil und andererseits zwischen dem Teil und dem Fluid stattfinden;
b) Einrichtungen zum Regeln der Dicke der Gasschicht zwischen den Trommeln und dem
Teil in Abhängigkeit von der durchzuführenden Wärmebehandlung.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasschicht zwischen den
Trommeln und dem Teil zwischen einer im wesentlichen ebenen Oberfläche des Teils und
im wesentlichen ebenen Oberflächen der Trommeln liegt, wobei die Oberflächen der Trommeln
im wesentlichen in ein und derselben Ebene angeordnet sind, die zu den Drehachsen
der Trommeln senkrecht und im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Teils ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen
den Trommeln und dem Teil angeordnete Gas praktisch keine anderen Bewegungen erfährt
als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder
Trommel die Achse der Rillen auch die Trommelachse ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der
Trommeln sich durch den Draht gezogen frei um die Achse dreht, und daß die Rillen
dieser Trommel auf wärmeleitenden Ringen angeordnet sind, welche auf dem Trommelkörper
angeordnet sind und sich um die Trommelachse unabhängig vom Körper drehen können.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
an einer Trommel der Aufwickeldurchmesser des Drahts sich vom Eingang zum Ausgang
der Trommel verändert.
15. Anlage zur Behandlung wenigstens eines metallischen Drahts, mit wenigstens einer Vorrichtung
gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie bestimmt ist für die Wärmebehandlung
wenigstens eines Kohlenstoffstahldrahtes, um eine feine perlitische Struktur durch
eine Austenitisierungsbehandlung, bei der der Draht auf eine Temperatur über der Transformationstemperatur
AC3 erhitzt wird, um eine homogene Austenitstruktur zu erhalten, und eine Perlitisierungsbehandlung,
bei der anschließend der Draht abgekühlt wird, um eine metastabile Austenitstruktur
zu erhalten, die in Perlit umgewandelt wird, zu erhalten, wobei wenigstens eine Vorrichtung
für die Perlitisierungsbehandlung bestimmt ist.
17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vorrichtung bestimmt
ist zum Abkühlen des Drahts, um eine metastabile Austenitstruktur zu erhalten, wobei
diese Vorrichtung folgende Beziehungen erfüllt:
mit den Definitionen:
wobei L die Wärmeleitfähigkeit des in den Rillen und zwischen den Trommeln und dem
Teil befindlichen Gases bezeichnet, gemessen bei 600 °C und ausgedrückt in Watt ·
m⁻¹ · K⁻¹; D
f den Drahtdurchmesser, ausgedrückt in Millimetern, J die Rillenbreite, ausgedrückt
in Millimetern, E den Achsabstand der zwei Trommeln, ausgedrückt in Millimetern, D
e den Aufwickeldurchmesser des Drahts am Eingang einer beliebigen Trommel, D
s den Aufwickeldurchmesser des Drahts am Ausgang derselben Trommel, beide ausgedrückt
in Millimetern bezeichnet; V die Durchlaufgeschwindigkeit des Drahts, ausgedrückt
in Metern pro Sekunde, H die Dicke der Gasschicht zwischen den Trommeln und dem Teil,
ausgedrückt in Millimetern, bezeichnet, wobei dieses Gas praktisch keine anderen Bewegungen
erfährt als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Vorrichtung bestimmt
ist, um die Transformation des metastabilen Austenits in Perlit zu ermöglichen, derart,
daß die Temperatur des Drahts um nicht mehr als 10 °C nach oben oder unten von einer
gegebenen, nach der eine metastabile Austenitstruktur ergebenden Abkühlung erreichten
Temperatur abweicht, während eines längeren Zeitraums als der Perlitisierungsdauer,
wobei die folgenden Beziehungen bei wenigstens einer Vorrichtung eingehalten werden:
wobei das Gas zwischen den Trommeln und dem Teil bei dieser Vorrichtung praktisch
keine anderen Bewegungen erfährt als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine, zum Ermöglichen
der Transformation des metastabilen Austenits in Perlit bestimmte Vorrichtung die
folgenden Beziehungen einhält:
wobei das Gas zwischen den Trommeln und dem Teil bei dieser Vorrichtung praktisch
keine anderen Bewegungen erfährt als die aufgrund der Umdrehung der Trommeln.
20. Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine Vorrichtung zur Abkühlung des Drahtes nach der Perlitisierung bestimmt ist.