Installation pour le traitement thermique en continu de fil-machine

Abstract

 L'installation comporte une cuve (1) contenant un bain aqueux (2) maintenu à une température égale ou supérieure à 75°C, au moins un convoyeur d'entrée (3, 4, 5, 6, 7) présentant une partie émergée et une partie immergée dans le bain aqueux et au moins un convoyeur de sortie (8) présentant une partie immergée dans le bain aqueux et une partie émergée; le convoyeur d'entrée est étagé de façon à présenter plusieurs paliers (5, 7) à l'intérieur de la cuve (1) et la cuve est équipée de moyens permettant de faire varier le niveau du bain aqueux dans la cuve de façon à immerger au choix un ou plusieurs paliers dudit convoyeur d'entrée.

Description

[0001] La présente invention concerne une installation pour le trai­tement thermique en continu de fil-machine.

[0002] On sait que le fil-machine est un demi-produit en acier la­miné à chaud dont les possibilités d'utilisation sont mul­tiples. Les propriétés mécaniques que l'on exige du fil-­machine diffèrent selon le domaine d'application envisagé. A cet égard, on subdivise le fil-machine en fil dur et en fil doux. Cette distinction est basée à la fois sur la te­neur en carbone de l'acier et sur la valeur de sa résistance à la rupture. On considère souvent que les fils doux ont une teneur en carbone inférieure à 0,4 %, et de préférence inférieure à 0,1 5 % et une résistance à la rupture aussi basse que possible, par exemple inférieure à environ 400 MPa, tandis que les fils durs contiennent au moins 0,4 % de carbone et présentent une résistance à la rupture aussi élevée que possible. La résistance à la rupture du fil-­machine dépend, dans une large mesure, du refroidissement appliqué à ce fil.

[0003] On connaît aujourd'hui divers traitements de refroidisse­ment du fil-machine par immersion dans un bain d'eau à au moins 75°C, appliqués immédiatement à la sortie du la­minoir à chaud et destinés soit au fil doux soit au fil dur. Dans ces procédés, le fil-machine est habituellement dépo­sé en spires non jointives étalées sur un convoyeur. Dans une section transversale de ce convoyeur, la distribution de la température dans la nappe de spires n'est pas uni­forme. En raison de la différence de masse métallique entre le centre et les rives, le centre de la nappe est forcé­ment moins chaud que les rives qui sont constituées par des sortes de tresses de fil.

[0004] Il n'était pas sans intérêt de rappeler les points bien connus qui prédèdent, car ils influencent la conduite des procédés de traitement du fil-machine.

[0005] On sait par exemple que pour acquérir les propriétés de ré­sistance requises, le fil dur doit subir au moins 90 % de sa transformation allotropique γ→α pendant qu'il est plongé dans le bain d'eau chaude. Cela signifie qu'il doit pénétrer dans le bain avec sa partie la moins chaude (cen­tre) à au moins 720°C et sortir de ce bain avec sa partie la plus chaude (rives) à environ 500°C.

[0006] Au contraire, le fil doux doit subir au moins 80 %, et de préférence au moins 95 % de sa transformation allotropique γ→α avant de pénétrer dans le bain d'eau chaude. Lorsque le fil pénètre dans le bain aqueux, sa partie la plus chaude (rives) doit donc se trouver à une température telle que la transformation allotropique soit sensiblement terminée dans tout le fil. En outre, lorsque le fil sort du bain aqueux, la température de sa partie la plus froide (centre) sera de préférence d'au moins 520°C; cette tempé­rature doit être suffisante pour garantir le respect d'une température d'au moins 475°C pour reformer les bobines. Dans ce dernier cas, le refroidissement en bain d'eau chau­de n'entraîne aucun effet métallurgique; il permet essen­tiellement de réduire la durée du refroidissement.

[0007] La mise en oeuvre de ces traitements différents impose l'u­tilisation d'installations appropriées pour le fil doux et pour le fil dur, soit sous la forme d'installations dis­tinctes soit sous la forme d'une seule installation con­vertible.

[0008] La présente invention porte sur une installation de trai­tement du type convertible.

[0009] Les installations connues de ce type comprennent habituel­lement un bain aqueux fixe, un convoyeur de sortie situé en aval du bain aqueux, ainsi qu'un convoyeur d'entrée situé en amont du bain aqueux. Ce convoyeur d'entrée est dimen­sionné de façon à permettre le refroidissement du fil doux avant son entrée dans le bain. La grande longueur de ce convoyeur d'entrée rend difficile, dans le cas du fil dur, le maintien d'une température suffisante jusqu'à l'entrée du fil dans le bain.

[0010] L'espace occupé par l'installation doit cependant tenir compte de la plus grande longueur de convoyeur d'entrée nécessaire.

[0011] La présente invention a pour objectif de proposer une ins­tallation compacte utilisable, sans transformation impor­tante,pour le traitement thermique en continu du fil doux comme du fil dur.

[0012] A cet effet, l'installation pour le traitement thermique en continu de fil-machine qui fait l'objet de la présente invention, est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comporte une cuve contenant un bain aqueux maintenu à une température égale ou supérieure à 75°C; au moins un con­voyeur d'entrée présentant une partie émergée et une par­tie immergée dans le bain aqueux, et au moins un convoyeur de sortie présentant une partie immergée dans le bain aqueux et une partie émergée, en ce que le convoyeur d'entrée est étagé de façon à présenter plusieurs paliers à l'intérieur de la dite cuve et en ce que la cuve est équipée de moyens permettant de faire varier le niveau du bain aqueux dans la cuve de façon à immerger au choix un ou plusieurs paliers du dit convoyeur d'entrée.

[0013] Selon une mise en oeuvre particulière de l'invention, au moins un des paliers du dit convoyeur d'entrée présente une inclinaison α vers le bas, dans le sens du dépla­cement du fil-machine, pouvant atteindre 3° par rapport à l'horizontale.

[0014] Egalement selon l'invention, les paliers successifs du dit convoyeur d'entrée sont reliés l'un à l'autre par des tron­çons de convoyeur inclinés vers le bas, dans le sens du dé­placement du fil-machine, d'un angle β qui peut atteindre 10° par rapport à l'horizontale.

[0015] Toujours selon l'invention, la longueur maximum de la som­me des parties immergées du convoyeur d'entrée et du con­voyeur de sortie est déterminée en fonction de la durée maximum du refroidissement appliqué au fil dur dans le bain aqueux.

[0016] Encore selon l'invention, la longueur minimum de la somme des parties immergées du convoyeur d'entrée et du convoyeur de sortie est déterminée en fonction de la durée minimum du refroidissement appliqué au fil doux dans le bain aqueux.

[0017] Selon une autre particularité de l'invention, le convoyeur de sortie présente une inclinaison γ vers le haut, dans le sens du déplacement du fil-machine, d'au moins 3° par rapport à l'horizontale.

[0018] Conformément à l'invention, la longueur maximum de la par­tie émergée du convoyeur de sortie est déterminée de telle façon que le fil doux quittant ce convoyeur se trouve sen­siblement à sa température de reformation des bobines.

[0019] Il va de soi que la détermination des diverses longueurs de convoyeur mentionnées dans les paragraphes qui précèdent, sera effectuée en tenant compte notamment de la vitesse de déplacement du fil-machine sur le convoyeur considéré.

[0020] L'invention sera décrite en détail à l'aide d'un exemple de réalisation illustré par la figure annexée.

[0021] Cette figure montre schématiquement le profil longitudinal d'une installation de convoyeurs conforme à l'invention, pemettant le traitement thermique en continu de fil dur et de fil doux.

[0022] Dans cette figure, on a représenté en 1 une cuve contenant un bain aqueux 2 maintenu sensiblement à sa température d'­ébullition. Dans cette cuve, sont disposés d'une part un convoyeur d'entrée étagé représenté schématiquement par les paliers 3, 5, 7 et les tronçons inclinés 4, 6 et d'­autre part un convoyeur de sortie 8. Les paliers supérieur 3 et inférieur 7 sont horizontaux, tandis que le palier intermédiaire 5 est incliné sur l'horizontale d'un angle α, qui vaut par exemple 1° 20ʹ. Les tronçons 4 et 6 sont res­pectivement inclinés d'un angle β₁ et β₂, valant par exemple β₁ = 7° et β₂ = 5°, tandis que le convoyeur 8 est incliné d'un angle γ valant par exemple 5°. Le ni­veau du bain aqueux dans la cuve est réglable, par des moyens non représentés, entre un niveau minimum H_min et un niveau maximum H_max. Ces deux niveaux extrêmes déterminent respectivement la longueur minimum L_min et la longueur maxi­mum L_max de la projection horizontale de la somme des par­ties immergées des convoyeurs d'entrée et de sortie.

[0023] Dans cette installation, le fil-machine est déposé en spi­res étalées au moyen d'un dispositif connu en soi et non représenté, sur le palier supérieur 3 du convoyeur d'entrée. Il parcourt successivement le tronçon incliné 4, le pa­lier intermédiaire 5, le tronçon incliné 6, le palier in­férieur 7, puis le convoyeur de sortie 8, à l'extrémité duquel il est remis sous forme de bobines au moyen d'un dispositif approprié, non représenté.

[0024] Lorsque l'on veut traiter du fil doux, on règle le niveau au voisinage de sa valeur minimum, de façon à laisser émer­ger une longueur de convoyeur comprenant les tronçons 3, 4, 5 et une portion du tronçon 6 suffisante pour assurer au moins 80 % de la transformation allotropique du fil. La température en tout point du fil-machine doit donc être inférieure à 770°C à son entrée dans le bain aqueux.

[0025] Par exemple, un fil d'acier extra-doux de 5,5 mm de dia­mètre, est déposé à 890°C sur le convoyeur 3. Pour que sa température soit au maximum de 770°C lorsqu'il pénètre dans le bain, le fil doit être refroidi d'au moins 120°C en rives. Avec un dispositif de refroidissement produisant une chute de température de 0,7°C/s, la durée minimum de refroidissement requise est de 170 s. De façon connue en soi, la vitesse de refroidissement peut être modifiée au moyen de couvercles isolants diposés au-dessus du con­voyeur. Si l'on considère une vitesse de convoyeur émer­gé de 0,12 m/s, la longueur du convoyeur émergé atteindra 20 m. Le fil peut ensuite être refroidi à 600°C dans le bain aqueux réglé à son niveau minimum. Avec des condi­tions usuelles de vitesse du convoyeur immergé (0,32 m/s) et de vitesse de refroidissement de l'ordre de 20°C/s, la durée de séjour du fil dans le bain est d'environ 9s et la longueur du convoyeur immergé est sensiblement égale à 3 m. La partie émergée du convoyeur de sortie assure alors le refroidissement jusqu'à la température de reformation des bobines de 475°C; avec une vitesse de 0,7 m/s et une chute de température de 5°C/s, cette partie émergée doit avoir une longueur de 17,5 m.

[0026] Pour traiter du fil dur, au contraire, le niveau du bain aqueux est relevé jusqu'au voisinage de sa valeur maximum. Le bain aqueux couvre alors le palier inférieur 7, le tron­çon incliné 6, le palier intermédiaire 5 et une portion du tronçon incliné 4 du convoyeur d'entrée, ainsi qu'une portion importante du convoyeur de sortie 8.

[0027] A titre d'exemple, un fil dur de 5,5 mm de diamètre est déposé à une température de 880°C, sur le palier supérieur 3 où il se déplace à une vitesse de 0,9 m/s. Le bain aqueux est réglé au voisinage de son niveau maximum, de sorte que seuls émergent le palier supérieur 3 et la portion supé­rieure du tronçon incliné 4. De façon connue en soi, le re­froidissement du fil dur sur la partie émergée du convoyeur d'entrée peut être ralenti au moyen de couvercles isolants placés au-dessus de ce convoyeur. Dans le présent exemple, la partie émergée du convoyeur d'entrée a une longueur de 12,5 m, et le fil-machine lâ parcourt en 14 s environ. La température du fil au centre du convoyeur est de 725°C à son entrée dans le bain réglé au voisinage de son niveau maximum. A cette température centrale de 725°C correspond une température de 770°C en rives, et le refroidissement dans le bain aqueux abaisse cette température de rives à 500°C maximum. Pour une vitesse de convoyeur de 0,9 m/s et une vitesse de refroidissement du fil dans le bain aqueux de 16°C/s, la longueur L_max doit être approximative­ment égale à 15 m.

[0028] L'installation d'un convoyeur d'entrée étagé conformément à l'invention permet de réduire sensiblement la longueur de ce convoyeur d'entrée. Dans l'exemple ci-dessus, cette lon­gueur est ramenée à 12,5 m, ce qui représente une réduc­tion de 2,5 m par rapport aux longueurs habituelles qui sont de l'ordre de 15 m. Il en résulte une diminution ap­préciable de l'espace nécessaire, ainsi qu'un raccourcis­sement du trajet du fil dur avant son entrée dans le bain aqueux. Du point de vue métallurgique, cette réduction de longueur accroît les possibilités de réglage de la tempé­rature de dépose et du refroidissement du fil dur sur le convoyeur et ainsi permet de réguler la formation de ca­lamine.

[0029] Le passage d'un niveau à un autre est réalisé aisément par tout moyen connu en soi, en particulier par des vannes "tout ou rien" assurant une arrivée et une évacuation ra­pides de l'eau chaude.

[0030] L'installation qui fait l'objet de la présente invention permet de traiter, selon les besoins, du fil doux ou du fil dur, grâce à la trajectoire particulière du convoyeur d'entrée.

[0031] L'invention n'est bien entendu pas limitée à l'exemple de réalisation qui a été décrit ci-dessus; elle s'étend au contraire à toute variante entrant dans le cadre des re­vendications qui suivent.

Revendications

1. Installation pour le traitement thermique en continu de fil-machine, caractérisée en ce qu'elle comporte une cuve contenant un bain aqueux maintenu à une température égale ou supérieure à 75°C, au moins un convoyeur d'entrée pré­sentant une partie émergée et une partie immergée dans le bain aqueux et au moins au convoyeur de sortie présentant une partie immergée dans le bain aqueux et une partie émer­gée, en ce que le convoyeur d'entrée est étagé de façon à présenter plusieurs paliers à l'intérieur de la dite cuve et en ce que la cuve est équipée de moyens permettant de faire varier le niveau du bain aqueux dans la cuve de façon à immerger au choix un ou plusieurs paliers du dit convoyeur d'entrée.

2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un des paliers du dit convoyeur d'entrée pré­sente une inclinaison α vers le bas, dans le sens du dé­placement du fil-machine, pouvant atteindre 3° par rapport à l'horizontale.

3. Installation suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les paliers successifs du dit con­voyeur d'entrée sont reliés l'un à l'autre par des tronçons de convoyeur inclinés vers le bas, dans le sens du dépla­cement du fil-machine, d'un angle β qui peut atteindre 10° par rapport à l'horizontale.

4. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la longueur maximum de la som­me des parties immergées du convoyeur d'entrée et du con­voyeur de sortie est déterminée en fonction de la durée maximum du refroidissement appliqué au fil dur dans le bain aqueux.

5. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la longueur minimum de la somme des parties immergées du convoyeur d'entrée et du convoyeur de sortie est déterminée en fonction de la du­rée minimum du refroidissement appliqué au fil doux dans le bain aqueux.

6. Installation suivant l'une ou l'autre des revendica­tions 1 à 5, caractérisée en ce que le convoyeur de sortie présente une inclinaison γ vers le haut, dans le sens du déplacement du fil, d'au moins 3° par rapport à l'hori­zontale.

7. Installation suivant l'une ou l'autre des revendica­tions 1 à 6, caractérisée en ce que la longueur maximum de la partie émergée du convoyeur de sortie est déter­minée de telle façon que le fil doux quittant ce con­voyeur se trouve sensiblement à sa température de re­formation des bobines.

Dessins