Procédé de fabrication de fil particulièrement pour
armatures à béton.
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de fil machine; de façon avantageuse, le fil machine ainsi fabriqué est utilisé comme armature pour béton et à cet effet, il peut être avantageusement pourvu de nervures.
On sait que le fil généralement utilisé pour la confection d'armatures pour béton est constitué en un acier qui doit avoir la composition chimique voulue et une microstructure permettant l'assemblage et la mise en forme des armatures tout en assurant des propriétés mécaniques satisfaisantes; en général un traitement, par exemple mécanique, est nécessaire parce que le fil machine disponible actuellement ne peut pas présenter en même temps les propriétés de résistance et de ductilité requises pour obtenir les produits en question.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de fil machine possédant à la fois ces deux propriétés de résistance et de ductilité sans qu'il soit nécessaire de soumettre ce fil à un tel traitement mécanique: en outre, le procédé est applicable à des aciers à bas carbone, ce qui est avantageux au point de vue de la soudabilité des armatures.
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu' il comprend les étapes suivantes :
a) le fil quittant la dernière cage du laminoir à une température comprise entre 950[deg.]C et 1050"C et qui se trouve à L'état austénitique est soumis à un refroidissement qui abaisse sa température jusqu'à 700 à 900[deg.]C, par exemple par traitement à l'eau; b) on pose ensuite ce fil sous forme de spires non concentriques, sur un convoyeur dont la vitesse est réglable entre <EMI ID=1.1>
lent, de façon à ramener la température entre 620[deg.]C et 720[deg.]C.
c) on soumet: alors le fil à une troisième phase de refroidissement au moyen soit de jets d'eau, laminaires ou non, soit d'écrans d'eau ayant une largeur au moins égale au diamètre des spires, soit de jets d'eau finement pulvérisée (brouillard), soit par immersion dans un bain aqueux.
Suivant une première modalité de l'invention, on règle les conditions de refroidissement au cours du procédé, de telle manière qu'au moment où commence la troisième phase du traitement, l'acier soit partiellement transformé dans le domaine ferritique, la quantité en volume de ferrite étant comprise
<EMI ID=2.1> La valeur optimale des paramètres choisis pour appliquer le refroidissement dans ses différentes phases dépend de la composition de l'acier et des propriétés finales désiré es.
Suivant une deuxième modalité de l'invention, on applique la troisième phase du traitement de refroidissement, de telle manière que l'austénite restante (5 % à 30 %, de préférence 10 % à 20 % en volume) soit transformée en martensite ou bainite.
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La durée de la troisième phase de traitement du fil et l'intensité du refroidissement sont avantageusement réglées de telle façon que le fil sorte de cette opération à une température inférieure à 350[deg.]C; de préférence on opère en faisant passer le fil, étalé en spires non concentriques sur un convoyeur, dans un bain aqueux dont la température est inférieure à 65[deg.]C.
Suivant une autre modalité de L'invention, on ajuste la longueur entre le dispositif de mise en spires non concentriques sur le convoyeur et le dispositif de trempe, ainsi que la vitesse du convoyeur en fonction de la vitesse de laminage et du temps de parcours désiré, dans le but de garantir pendant la trempe, l'homogénéité du refroidissement sur toute la largeur du tapis de spires.
Le fil doit présenter à l'endroit où débute la trempe, une température aussi uniforme que possible. Dans cette optique, on sait qu'un séjour plus ou moins prolongé sur un convoyeur à l'air calme peut entraîner une différence de vitesse de refroidissement et donc de microstructure et propriétés mécaniques, entre les parties de spires qui se trouvent sur les bords du convoyeur et les parties de spires se trouvant éloignées des bords du convoyeur, c'est-à-dire dans la zone centrale du convoyeur.
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Il est en effet bien connu que lorsque le fil machine est étalé en spires non concentriques sur un convoyeur, la majeure partie du métal des spires est accumulée sous un volume relativement faible, aux deux bordures latérales de la nappe de spires, tandis qu'à la zone centrale de cette nappe, l'accumulation de métal est moindre que sur les bords. Il s'ensuit une différence dans l'allure de refroidissement des spires, les bordures latérales de la nappe se refroidissant moins vite que la zone centrale, ce qui ne favorise pas l'homogénéité de la structure du fil sur la totalité d'une même spire et conduit, pour le fil se trouvant dans la zone centrale, à des propriétés mécaniques différentes de celles obtenues pour le fil se trouvant dans les zones latérales.
Pour remédier à cet inconvénient, il est avantageux suivant l'invention, que pendant tout ou partie de la phase de refroidissement b) du fil déposé sur le convoyeur, la partie de la nappe des spires située dans la zone centrale du convoyeur soit soumise à un refroidissement moins intense que celui des bords de la nappe et que l'on règle la différence de refroidissement, de façon à obtenir une homogénéité de structure du fil sur la totalité de sa longueur.
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour réaliser ce refroidissement différentiel. On peut par exemple, au moyen d'un générateur de chaleur, porter, à température appropriée, un fluide gazeux que l'on projette sur la partie des spires se trouvant dans la dite zone centrale, la température du gaz ainsi projeté décroissant progressivement, et de façon appropriée, dans la zone centrale, dans le sens du déplacement du convoyeur. Tout autre moyen de chauffage de la nappe de spires
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sortir du domaine de la présente invention.
La préférence est toutefois donnée à tout moyen qui, sans apport précis de calories, contribue à ralentir à due proportion, le refroidissement de la dite zone centrale notamment, tous autres facteurs égaux, en y réduisant, par rapport au débit d'agent de refroidissement utilisé pour les bords de la nappe, le débit de ces mêmes agents utilisés pour la dite zone centrale.
Un autre moyen particulièrement intéressant pour mettre en oeuvre cette modalité du procédé de la présente invention consiste à disposer au-dessus de la zone centrale du convoyeur, et de préférence rien qu'au-dessus d'elle, à une certaine distance
de la nappe de spires et sur tout ou partie de sa longueur, un écran dont l'effet est d'une part, de ralentir la circulation de tout fluide gazeux sur la dite zone centrale et d'autre part, de réfléchir vers la partie supérieure de la zone centrale de la nappe de spires les calories qui en émanent,notamment par rayonnement. Il est également intéressant de prévoir une isolation thermique de la partie centrale des taques du convoyeur.
Pour compléter ce traitement d'homogénéisation de la structure du fil, on peut encore appliquer un certain refroidissement aux points de la nappe de spires correspondant à la densité maximale de fil, par exemple au moyen d'une fine pulvérisation d'eau (brouillard), ou encore par soufflage.
Dans une mise en oeuvre particulièrement avantageuse du procédé de l'invention, on réalise la première phase du traitement thermique en appliquant au fil un refroidissement intense, mais de courte durée qui a pour effet qu'une couronne superficielle d'austénite est transformée en martensite ou en bainite; cette couronne trempée est éventuellement soumise à un revenu noue l'effet de la chaleur résiduelle dans l'intérieur du fil. Dans ces conditions, les phases b)- éventuellement très réduite -
et c) de l'invention ne sont alors plus applicab les qu'à la partie centrale du fil (dite coeur) non trempée.
Les figures 1 et 2 sont données à titre indicatif, mais non limitatif pour bien faire comprendre la présente invention.
La figure 1 représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. La figure 2 est une micrographie, à grossissement 500, d'un fil traité suivant le cycle de l'invention.
Suivant la figure 1. la ligne de traitement située à la sortie de la dernière cage de laminoir (1) comprend une rampe de refroidissement à l'eau (2) d'un type habituellement utilisé, une tête de dépose (3) du fil en forme de spires non concentriques sur un convoyeur (4), une installation de traitement (5) et, à la sortie du convoyeur (4), une station de reformation de la bobine (6) .
Cette ligne peut comprendre en outre un dispositif d'homogénéisation (non représenté) entre les installations (3) et (5) pour assurer au fil une température aussi uniforme que possible quand quand il atteint l'installation (5) .
Dans le cas du traitement d'un fil de 6 mm, laminé à 75 m/s., de composition suivante :
C = 0,08 % Mn = 0, 8 %, Si = 0, 15 %, où la température à la
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A ce moment, le fil est déposé en (3) , sur le convoyeur (4)
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non concentriques sur ce convoyeur étant de 78 par mètre.
Durant le parcours des spires du fil entre la tête de dépose
(3) sur le convoyeur (4) et l'entrée dans l'installation de traitement (5) , la température du fil est abaissée de 850[deg.]C
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de 88 %.
L' installation de traitement du fil (5) est constituée par un dispositif de recouvrement du fil par une nappe d'eau froide, tel par exemple que le dispositif décrit dans la demande de brevet belge n[deg.] 6/47.644 du 16 avril 1982 du demandeur.
A la fin de cette phase, le fil est mis sous forme de bobine compacte en (6) et se refroidit à l'air jusqu' à la température ambiante.
Les propriétés obtenues sont les suivantes : <EMI ID=7.1>
- allongement (A) 14 %.
Suivant la figure 2. la microstructure est constituée de 88 de ferrite (plages blanches) et de 12 % de bainite sous la forme d'îlots de faibles dimensions répartis de façon homogène (plages noires) .
<EMI ID=8.1> Revendications.
1. Procédé de fabrication de fil, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
a) le fil quittant la dernière cage du laminoir à une tempéra- <EMI ID=9.1>
austénitique, est soumis à un refroidissement qui abaisse
sa température jusqu'à 700 à 900[deg.]C, par exemple par traitement à l'eau, b) on pose ensuite ce fil sous forme de spires non concentriques sur un convoyeur dont la vitesse est réglable entre <EMI ID=10.1>
lent, de façon à ramener sa température entre 620[deg.]C et 720[deg.]C; c) on soumet le fil à une troisième phase de refroidissement, au moyen soit de jets d'eau, laminaires ou non, soit d'écrans d'eau ayant une largeur au moins égale au diamètre
des spires, soit de jets d'eau finement pulvérisée (brouillard) , soit par immersion dans un bain aqueux.
Wire manufacturing process particularly for
concrete reinforcements.
The present invention relates to a method of manufacturing wire rod; advantageously, the wire rod thus produced is used as reinforcement for concrete and for this purpose, it can advantageously be provided with ribs.
It is known that the wire generally used for making reinforcements for concrete consists of a steel which must have the desired chemical composition and a microstructure allowing the assembly and the shaping of the reinforcements while ensuring satisfactory mechanical properties; in general a treatment, for example mechanical, is necessary because the wire rod currently available cannot at the same time have the strength and ductility properties required to obtain the products in question.
The subject of the present invention is a method of manufacturing wire rod having both these strength and ductility properties without it being necessary to subject this wire to such mechanical treatment: in addition, the method is applicable to low carbon steels, which is advantageous from the point of view of the weldability of the reinforcements.
The process which is the subject of the present invention is essentially characterized in that it comprises the following stages:
a) the wire leaving the last stand of the rolling mill at a temperature between 950 [deg.] C and 1050 "C and which is in the austenitic state is subjected to cooling which lowers its temperature to 700 to 900 [ deg.] C, for example by water treatment; b) this wire is then laid in the form of non-concentric turns, on a conveyor whose speed is adjustable between <EMI ID = 1.1>
slow, so as to bring the temperature between 620 [deg.] C and 720 [deg.] C.
c) subjecting: then the wire to a third phase of cooling by means of either water jets, laminar or not, or of water screens having a width at least equal to the diameter of the turns, or of water jets finely sprayed water (mist), either by immersion in an aqueous bath.
According to a first embodiment of the invention, the cooling conditions are regulated during the process, so that at the moment when the third phase of treatment begins, the steel is partially transformed in the ferritic field, the quantity by volume of ferrite being included
<EMI ID = 2.1> The optimal value of the parameters chosen to apply the cooling in its different phases depends on the composition of the steel and the desired final properties.
According to a second embodiment of the invention, the third phase of the cooling treatment is applied, so that the remaining austenite (5% to 30%, preferably 10% to 20% by volume) is transformed into martensite or bainite .
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The duration of the third phase of treatment of the wire and the intensity of cooling are advantageously adjusted so that the wire leaves this operation at a temperature below 350 [deg.] C; preferably one operates by passing the wire, spread in non-concentric turns on a conveyor, in an aqueous bath whose temperature is lower than 65 [deg.] C.
According to another embodiment of the invention, the length between the non-concentric winding device on the conveyor and the quenching device is adjusted, as well as the speed of the conveyor as a function of the rolling speed and the desired travel time. , in order to guarantee during the quenching, the homogeneity of the cooling over the entire width of the belt of turns.
The wire must present at the point where quenching begins, as uniform a temperature as possible. With this in mind, we know that a more or less prolonged stay on a conveyor with calm air can lead to a difference in cooling rate and therefore in microstructure and mechanical properties, between the parts of turns which are on the edges of the conveyor and the parts of turns being distant from the edges of the conveyor, that is to say in the central zone of the conveyor.
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It is indeed well known that when the wire rod is spread in non-concentric turns on a conveyor, most of the metal of the turns is accumulated in a relatively small volume, at the two lateral edges of the sheet of turns, while at the central zone of this sheet, the accumulation of metal is less than on the edges. This results in a difference in the rate of cooling of the turns, the lateral edges of the sheet cooling less quickly than the central zone, which does not promote the homogeneity of the structure of the wire over the whole of the same turns and leads, for the wire located in the central zone, to different mechanical properties from those obtained for the wire located in the lateral zones.
To remedy this drawback, it is advantageous according to the invention, that during all or part of the cooling phase b) of the wire deposited on the conveyor, the part of the ply of the turns situated in the central zone of the conveyor is subjected to less intense cooling than that of the edges of the sheet and that the difference in cooling is adjusted, so as to obtain a homogeneous structure of the wire over its entire length.
Several methods can be used to achieve this differential cooling. It is possible, for example, by means of a heat generator, to bring to a suitable temperature a gaseous fluid which is projected onto the part of the turns located in said central zone, the temperature of the gas thus projected progressively decreasing, and appropriately, in the central area, in the direction of movement of the conveyor. Any other means of heating the web of turns
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depart from the scope of the present invention.
Preference is however given to any means which, without precise supply of calories, contributes to slowing down in a proportionate proportion, the cooling of said central zone in particular, all other equal factors, by reducing it, compared to the flow rate of coolant. used for the edges of the sheet, the flow of these same agents used for said central area.
Another particularly interesting means for implementing this modality of the process of the present invention consists in placing above the central zone of the conveyor, and preferably only above it, at a certain distance.
of the sheet of turns and over all or part of its length, a screen whose effect is on the one hand, to slow down the circulation of any gaseous fluid on said central zone and on the other hand, to reflect towards the part upper of the central zone of the sheet of turns the calories which emanate therefrom, in particular by radiation. It is also interesting to provide thermal insulation for the central part of the conveyor plates.
To complete this treatment for homogenizing the structure of the wire, it is also possible to apply a certain cooling to the points of the sheet of turns corresponding to the maximum density of the wire, for example by means of a fine spray of water (mist). , or by blowing.
In a particularly advantageous implementation of the method of the invention, the first phase of the heat treatment is carried out by applying intense, but short-term cooling to the wire, which has the effect that a surface ring of austenite is transformed into martensite or in bainite; this hardened crown is optionally subjected to tempering knots the effect of residual heat inside the wire. Under these conditions, phases b) - possibly very small -
and c) of the invention are then no longer applicable except to the central part of the wire (so-called core) which is not hardened.
Figures 1 and 2 are given as an indication, but not limitative to clearly understand the present invention.
FIG. 1 schematically represents an installation for implementing the method according to the invention. FIG. 2 is a micrograph, at 500 magnification, of a wire treated according to the cycle of the invention.
According to FIG. 1. the processing line located at the outlet of the last rolling mill stand (1) comprises a water cooling ramp (2) of a type usually used, a wire removal head (3) in the form of non-concentric turns on a conveyor (4), a treatment installation (5) and, at the outlet of the conveyor (4), a reformation station of the coil (6).
This line can further comprise a homogenization device (not shown) between the installations (3) and (5) to ensure the wire as uniform as possible when it reaches the installation (5).
In the case of the processing of a 6 mm wire, laminated at 75 m / s., Of the following composition:
C = 0.08% Mn = 0.8%, Si = 0.15%, where the temperature at
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At this time, the wire is deposited in (3), on the conveyor (4)
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not concentric on this conveyor being 78 per meter.
During the course of the turns of the wire between the removal head
(3) on the conveyor (4) and the entry in the treatment installation (5), the wire temperature is lowered by 850 [deg.] C
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88%.
The wire treatment installation (5) consists of a device for covering the wire with a layer of cold water, such as for example the device described in Belgian patent application n [deg.] 6 / 47.644 of 16 Applicant's April 1982.
At the end of this phase, the wire is put into the form of a compact coil in (6) and is cooled in air to room temperature.
The properties obtained are as follows: <EMI ID = 7.1>
- elongation (A) 14%.
According to Figure 2. the microstructure consists of 88 ferrite (white areas) and 12% bainite in the form of small islands distributed uniformly (black areas).
<EMI ID = 8.1> Claims.
1. A method of manufacturing wire, characterized in that it comprises the following steps:
a) the wire leaving the last stand of the rolling mill at a temperature <EMI ID = 9.1>
austenitic, is subjected to cooling which lowers
its temperature up to 700 to 900 [deg.] C, for example by water treatment, b) this wire is then placed in the form of non-concentric turns on a conveyor whose speed is adjustable between <EMI ID = 10.1 >
slow, so as to bring back its temperature between 620 [deg.] C and 720 [deg.] C; c) the wire is subjected to a third cooling phase, by means of either water jets, laminar or not, or water screens having a width at least equal to the diameter
coils, either of finely sprayed water jets (mist), or by immersion in an aqueous bath.