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EP1268865A1 - Procede et dispositif de traitement thermique de fil d'acier - Google Patents

Procede et dispositif de traitement thermique de fil d'acier

Info

Publication number
EP1268865A1
EP1268865A1 EP01919015A EP01919015A EP1268865A1 EP 1268865 A1 EP1268865 A1 EP 1268865A1 EP 01919015 A EP01919015 A EP 01919015A EP 01919015 A EP01919015 A EP 01919015A EP 1268865 A1 EP1268865 A1 EP 1268865A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
fluidized bed
temperature
wire
bed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01919015A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1268865B1 (fr
Inventor
René BRANDERS
Jacques Bauden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Le Four Industriel Belge SA
Original Assignee
Le Four Industriel Belge SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Le Four Industriel Belge SA filed Critical Le Four Industriel Belge SA
Publication of EP1268865A1 publication Critical patent/EP1268865A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1268865B1 publication Critical patent/EP1268865B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/567—Continuous furnaces for strip or wire with heating in fluidised beds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/52—Methods of heating with flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/53—Heating in fluidised beds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/64—Patenting furnaces

Definitions

  • the present invention relates to a process for the heat treatment of steel wire, comprising a rise in temperature of at least one wire to be treated up to a temperature of austenitization of the steel, and maintaining the wire at this temperature. temperature during a period of temperature equalization within the metallic mass of said at least one wire, during which there occurs an at least partial dissolution of carbides present in the steel. It also relates to a device for implementing this method.
  • the heating of the wire or of the layer of wires in the methods of patenting wires is carried out either in ovens with open fire, or in tube ovens, without the intervention of a fluidized bed.
  • the heating is generally carried out in ovens with open fire whose atmospheres, obtained by combustion of a gas and an oxidizer, are regulated so as to be: oxidants in the first heating phase of the products so as to burn residues of various kinds which may be on their surface, b) reducing with respect to the product, when the latter has passed the allotropic transformation phase in order to avoid oxidation and decarburization on the surface of the products.
  • wire heating furnaces using a fluidized bed have already been known for a few years and the present applicant has already placed such ovens on the market, in particular for the diffusion of Cu-Zn coatings in wires. steel.
  • a method, as indicated above, has also been described in Japanese patent 2623004.
  • the heating of the bed is carried out according to one embodiment using the fluidizing agent which consists of flue gases resulting from the combustion of a combustion gas in air, this fluidizing agent being injected into the bottom of the fluidized bed by perforated lances, very sophisticated to prevent penetration of particles from the bed into the lance.
  • the fluidizing agent is air and a heat source external to the fluidized bed is formed of burners located above the fluidized bed and projecting a flame or hot gases vertically on it.
  • the process according to this prior document makes it possible to reach in the fluidized bed a temperature only moderate from 470 to 550 ° C.
  • it is limited by the very complexity of the lances supplying the bed with a fluidizing agent, such lances being unable to withstand the aggressiveness of flue gas at too high a temperature, at the risk of having to be replaced very regularly.
  • vertical heating from above it has the drawback of being ineffective and above all of causing a lack of uniformity in the temperature of the bed. Indeed, the burners used each have a punctual impact on the bed with the consequence of small very hot surfaces of the bed and the neighboring parts much less, which is obviously to be avoided to obtain an adequate treatment of the wires.
  • the object of the present invention is to offer a solution to the often large dimensions of ovens, in particular ovens used in the austenitization of steel wires, while achieving equivalent or even superior qualities of treated wires and allowing processing during the continuous scrolling of the threads.
  • the present invention also aims to allow rapid and uniform heating of the fluidized bed and of the wires to be treated, and this at a good energy yield, so as to allow a period of temperature equalization within the metallic mass largely greater than what is applied now, and without this prejudicing the bulk of the overall apparatus.
  • a fluidized bed is formed of particles of solid material which are brought into suspension by the entrainment of a fluidizing agent, normally a gas, which crosses the bed from bottom to top. During this crossing, the fluidizing agent carries upwards the particles, some of which are projected in the form of waves or protuberances higher than others.
  • a fluidizing agent normally a gas
  • the fluidizing agent carries upwards the particles, some of which are projected in the form of waves or protuberances higher than others.
  • average upper surface of the fluidized bed it is therefore to be understood according to the invention the surface which is situated at the average height between the hollows and the tops of the waves existing at the upper surface of the bed.
  • the particles of the fluidized bed which are there in a sparse, highly dispersed state, can be heated to extremely high temperatures, close to incandescence.
  • the particles thus strongly heated, transfer the heat to the other particles which will be in contact with the wires by obtaining an optimal heat exchange at a speed impossible to envisage in accordance with the teaching of the prior art.
  • the tangential heating is independent of the fluidizing agent and the perforated lances projecting this agent are not attacked by flue gases brought to excessive temperatures.
  • the temperature for heating the wires, during which the austenitization of the wires takes place can be drastically shortened, and therefore we can now envisage a period of maintaining the austenitization temperature sufficient to obtain a deep dissolution of the carbides of Fe from the steel wires , without increasing the cost of the installation to a commercially indefensible level and without making it of an unbearable size.
  • this embodiment makes it possible to decompose the installation into two units, one relatively short, in the form of a fluidized bed oven and the other consisting of a simple tube or insulated box where the wires pass in being kept at temperature by simple means such as electric heating elements, gas burners of the radiating type, the fluidizing agent recirculated from the elongated oven, and / or a second fluidized bed.
  • said at least one tangential heater is oriented transversely relative to the direction of travel of said at least one metal wire to be heated.
  • the heating of the fluidized bed allows uniform heating and spread over the entire width and length of the bed of particles suspended in the bed, which allows uniform heating of the threads running in the oven.
  • said at least one tangential heating comprises a projection of at least one flame and / or jet of smoke tangentially to said average upper surface of the fluidized bed.
  • the burners directly heat the particles of the fluidized bed, without gases burned at high temperature having to pass through a perforated tube, fragile under these conditions.
  • the layout is simple and highly efficient.
  • said at least one tangential heating comprises a heat exchange between a heating medium and the fluidized bed by means of at least one tube which is disposed tangentially to said average upper surface of the fluidized bed and through which said heating medium passes. It is thus possible to efficiently and quickly heat alloy steel wires which cannot come into contact with flue gases. The heat exchange takes place remarkably between a simple, non-perforated tube, through which the heating medium and the sparse particles of the bed pass which lick the walls of the heated tube.
  • the method comprises at least one pumping of fluidized particulate medium above the fluidized bed and a discharge of a jet of this particulate medium towards the fluidized bed in a direction opposite to said direction of scrolling.
  • Said at least one tangential heating is carried out at least partially through the jet of repressed particulate medium.
  • the particulate matter is discharged in the form of rain at a level higher than the ridges of the fluidized bed and in the middle of the bed, which has the effect of raising in this case the aforementioned average upper surface of the bed above. above the ridges of the bed.
  • the heads of the burners can according to the invention be arranged at a level also raised. It then becomes possible to arrange the burner heads outside particles, and therefore the embodiment has significantly less risk of fouling of these burner heads by particles from the bed.
  • a device for heat treatment of steel wire comprising
  • this device further comprising
  • Heating means of the fluidized bed comprising at least heating means which produce heating substantially tangentially to an upper average surface thereof.
  • FIG. 1 to 3 show a cross-sectional view of three alternative embodiments of a fluidized bed oven according to the invention.
  • FIG. 4 represents a top view of the furnace shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 represents a device comprising two successive units, one for heating the wires and the other for maintaining the temperature.
  • FIG. 6 represents a graph illustrating the variation in temperature of the wire passing through the oven as a function of time.
  • Figures 7 and 8 show a cross-sectional view and a longitudinal sectional view of a fourth alternative embodiment of a fluidized bed furnace according to the invention.
  • FIG 1 there is shown in cross section an elongated oven 1 containing a fluidized bed 2.
  • the fluidized bed 2 is formed of particles relatively finely divided into a material resistant to high temperatures and preferably inert with respect to the son to heat.
  • particles of silica, zirconia, alumina or other refractory materials having a good ability to transmit heat to the bodies which are in contact with them. Mention may very particularly be made of alumina sands, for example of grain size F90 according to standard FEPA 42F 1984, or zircon sands.
  • a fluidizing agent such as for example air, nitrogen, ammonia, is introduced at high pressure and in this case at room temperature at the base of the fluidized bed, via a perforated lance 3.
  • Any protective gas judiciously chosen according to the nature of the steel can be used for this purpose.
  • the fluidizing agent By its pressure and its flow, the fluidizing agent carries the particles from the bed upwards and brings them into suspension.
  • This swirl type suspension is manifested at the top of bed 2 by the formation of waves, the mean upper surface of the bed being represented by a dashed line 4.
  • the fluidizing agent is not combustible under the process conditions.
  • the latter cold or at room temperature, does not in any way stress the lance by which it is projected into the fluidized bed and the lifespan of the lances is consequently very greatly increased compared to the lances according to the prior art which are used for the both fluidization and heating of the bed.
  • the very hot fluidizing agent after passing through the bed is then recovered at the top of the furnace by an exhaust duct 5 (see FIG. 5).
  • a layer of wires 6 passes through the oven in the longitudinal direction of the oven which is perpendicular to the plane of the drawing, at a speed which is calculated as a function of a constant fixed by production requirements and therefore the capacity of the processing line.
  • This constant is equal to the product of the diameter of the wire expressed in mm and the speed of the wire expressed in m / minute. Therefore, the thinner the wire, the faster its running speed and vice versa. It should be noted that one could consider the scrolling of a single wire at a time in the oven, or the scrolling of several wires of different diameters, or the scrolling of several overlapping layers at the same time.
  • the means for heating the fluidized bed consist of several burners 7 (see also FIG. 4) which are, in this example, arranged on either side of the ply of wires to be heat and which project their flame or smoke transversely to the direction of travel of the wires.
  • the flames or fumes are in particular projected tangentially to said upper average surface 4 of the fluidized bed, thereby directly heating the particles. suspended in a strip of the bed where they are less dense and therefore more easily carried almost incandescent.
  • the flame of the burners and the fumes produced at the outlet of the burner commonly result from the combustion of a fuel and an oxidizer, for example a combustible gas or liquid, such as CH 4 , fuel, etc. ., and air, enriched or not with oxygen, or even oxygen considered industrially pure.
  • a fuel and an oxidizer for example a combustible gas or liquid, such as CH 4 , fuel, etc. ., and air, enriched or not with oxygen, or even oxygen considered industrially pure.
  • the flue gases formed are then recovered by the exhaust pipe 5, simultaneously with the heated fluidizing agent.
  • the burners are arranged alternately to the left and to the right of the sheet of wires and the flame and the very hot jet of burnt gas which accompanies it extend transversely over the entire width from the oven.
  • This arrangement offers the advantage of allowing very uniform heating of the fluidized bed and therefore of the wires to be treated.
  • the wires to be heated cannot come into contact with burnt gases to maintain their surface state.
  • the heating of the bed takes place here also tangentially to the mean upper surface 4 of the bed, but by means of an unperforated tube 8 which the waves of particles of the bed come to lick, which are thus brought to high temperature.
  • the burnt gases exit through an outlet conduit 9 through which they can be recovered.
  • the embodiment illustrated in Figure 3 is of the same type as that shown in Figure 2. However, in this case, there is provided a box 10 located below the fluidized bed and in communication with the spray lance 3.
  • a or burners 11 are arranged in this box and make it possible to obtain hot fumes up to a moderate temperature, higher than ambient temperature, for example of the order of 400 to 500 ° C., where the fumes are not yet exaggeratedly aggressive for the lances 3.
  • This embodiment allows an even greater efficiency in heating the fluidized bed. It is understood that this arrangement could also be provided with that of open flame burners as illustrated in FIG. 1.
  • the wires to be treated in the ovens according to the invention are for example steel wires which are going to be subjected to a patenting operation.
  • the patenting operation is a well-known process in the world of wire drawing, it consists in bringing, at first, the temperature of a wire or a sheet of metal wires to a level such that one obtains a transformation of ferrite and perlite or perlite and cementite into austenite.
  • a second step what is called isothermal quenching is carried out so as to transform the austenite (previously obtained by heating) into fine perlite in order to obtain good mechanical properties and, especially, excellent drawing ability. .
  • a heating unit 1 As illustrated in FIG. 5, in an example of a device according to the invention, it will be possible to provide two separate units, a heating unit 1 and a temperature equalization unit 12.
  • the heating unit consists of a fluidized bed oven 1 2, as previously described, which can be relatively short, given the excellent heat transfer coefficient of this type of oven.
  • the wire 6 runs continuously through this oven which may have a length of for example 5 to 6 m.
  • a box 10 of the type shown schematically in Figure 3 is arranged to allow prior heating of the fluidizing medium.
  • the temperature of the heated fluidized sand according to the invention can advantageously reach approximately 1000 ° C.
  • the wire 6 thus leaves the oven 1 at a temperature of approximately 950 ° C. and then passes into the temperature equalization unit 12, by means of a sealed hopper 13.
  • the unit 12 consists of a perfectly insulated box or tube from the thermal point of view. In this one it suffices to maintain the acquired wire temperature of 950 ° C. and a heat exchange allowing heating is no longer necessary. In the illustrated case, this temperature is maintained by recycling the burnt gases from unit 1 through the exhaust duct 5.
  • the burnt gases released are brought to a filtering means, for example a cyclone 14, and the filtered gases that are still hot or partially heated in a complementary manner are brought using a pump 15 to the unit 12 for maintaining the temperature of the wire.
  • the dissolution of carbides is carried out in unit 12, which can have a length of approximately 4 m and in which, by scrolling, the wire remains for a sufficient time to obtain the dissolution / on carbides.
  • unit 12 can have a length of approximately 4 m and in which, by scrolling, the wire remains for a sufficient time to obtain the dissolution / on carbides.
  • the wire passes to a quenching device 16 only partially shown.
  • the total device of this example therefore has a completely acceptable length in terms of overall dimensions of approximately 9 to 10 m.
  • FIGS. 7 and 8 another embodiment has been shown in which pumping devices 17 are provided to counteract the migration of the fluidized bed particles from the inlet of the furnace to the outlet.
  • the particles are in fact mechanically entrained by the scrolling movement of the wires.
  • These pumping devices 17 comprise in the example illustrated a tube 18 disposed substantially vertically, which is connected in its lower part to a collection cone 19. The latter is advantageously arranged above a perforated lance 3.
  • the tube 18 is connected to a sprinkler nozzle 20 which is oriented in a direction opposite to the direction of travel 21 of the wires 6 to be treated.
  • the sprinkler nozzle 20 is also oriented obliquely towards the central part of the oven, as can be seen from FIG. 7.
  • the perforations in the lances 3 are arranged downwards.
  • the particles of the fluidized bed and the fluidizing agent rush into the collection cone. Since the mass of the particles then has an apparent density in the tube which is significantly lower than that of the fluidized bed, this mass is projected higher than the crests of the fluidized bed: the sprinkler nozzles then return jets 22 of particles towards the back and towards the center of the bed, which helps to counter the migration of particles in the direction of travel of the son. As can be seen, this pumping does not imply, in the illustrated case, any additional energy expenditure.
  • the tangential heating thus obtained is particularly effective.
  • it offers the advantage that the heads of the burners 7 are out of reach of the particles which are projected towards the center of the furnace. Soiling of the burner heads can thus be favorably avoided.
  • a steel wire of eutectoid type and with a diameter of 3 mm is introduced into a fluidized bed furnace equipped according to the invention, the constant DV (wire diameter (mm) x running speed (m / min)) is 36.
  • the fluidized bed consists of Al 2 0 3 - F90, with a particle size of 106 to 250 ⁇ m. It is kept in suspension by a fluidizing gas, here air, having a minimum pressure of 600 mm H 2 0 and a flow rate of 64 Nrr ⁇ Vh.m 2 .
  • the fluidizing gas is introduced from the bottom of the fluidized bed at room temperature.
  • Burners project tangentially to the upper average surface of the fluidized bed of the fumes resulting from the combustion of gas and combustion air, so as to heat the particles of the fluidized bed almost to incandescence and to obtain a bed of a temperature average of about 1000 ° C.
  • the fumes from the burners are in direct contact with the fluidized bed.
  • the wire reaches a temperature of 950 ° C after approximately 20 seconds of travel, maximum 30 seconds, that is to say that the length of the oven with a fluidized bed according to the invention can be limited to a value of approximately 5 m, for the constant DV chosen above.
  • a steel wire of type XC70 (0.76% of C) is subjected to the same processing conditions as in Example 1.
  • the wire has a diameter of 1 mm and its constant DV is 36.
  • the wire reaches a temperature of 950 ° C. after approximately 5 seconds of travel and the length of the fluidized bed oven can be limited to a value equal to or even less than 5 m.
  • the wire is kept at the temperature of 950 ° C. for the dissolution of the tertiary cementite.
  • a steel wire of type XC70 is subjected to the same processing conditions as in Example 1.
  • the wire has a diameter of 5 mm and its constant DV is 36.
  • the wire reaches a temperature of 950 ° C. after approximately 40 to 50 seconds of travel and the length of the fluidized bed oven can be limited to a value of approximately 5.5 m. Over a length of 4 m, which corresponds to a passage period of approximately 35 seconds, the wire is kept at the temperature of 950 ° C.

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Abstract

Procédé de traitement thermique de fil d'acier, comprenant une montée en température d'au moins un fil à traiter jusqu'à une température d'austénitisation de l'acier, et un maintien du fil à cette température pendant une période d'égalisation de température au sein de la masse métallique dudit au moins un fil, caractérisé en ce qu'il comprend une formation d'un lit fluidisé, un chauffage du lit fluidisé, et un défilement à travers le lit fluidisé chauffé dudit au moins un fil métallique à traiter de manière à assurer au moins ladite montée en température, ledit chauffage étant au moins partiellement obtenu par au moins un chauffage du lit fluidisé qui est produit sensiblement tangentiellement à une surface supérieure moyenne de celui-ci.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE
DE FIL D'ACIER
La présente invention est relative à un procédé de traitement thermique de fil d'acier, comprenant une montée en température d'au moins un fil à traiter jusqu'à une température d'austénitisation de l'acier, et un maintien du fil à cette température pendant une période d'égalisation de température au sein de la masse métallique dudit au moins un fil, pendant laquelle il se produit une dissolution au moins partielle de carbures présents dans l'acier. Elle concerne aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Classiquement, la chauffe du fil ou de la nappe de fils dans les procédés de patentage de fils se réalise soit dans des fours à feu nu, soit dans des fours à tubes, sans intervention de lit fluidisé. Lorsqu'il s'agit d'acier non allié, le chauffage est généralement réalisé dans des fours à feu nu dont les atmosphères, obtenues par combustion d'un gaz et d'un comburant, sont réglées de telle sorte à être : a) oxydantes dans la première phase d'échauffement des produits de façon à brûler les résidus de diverses natures pouvant se trouver à leur surface, b) réductrices par rapport au produit, lorsque ce dernier a dépassé la phase de transformation allotropique afin d'éviter une oxydation et une décarburation en surface des produits.
Lorsqu'il s'agit d'acier allié, un état de surface particulier est généralement recherché. Les produits sont, dès lors, chauffés par des tubes rayonnants parcourus par un gaz protecteur permettant ainsi de conserver un état de surface impeccable aux produits durant toute sa phase d'échauffement. Dans les deux cas, le temps de chauffage est relativement long étant donné les faibles coefficients de transfert calorifique, soit par convection dans le cas de fours à feu nu, soit par rayonnement pur dans le cas de fours à tubes. La longueur du four nécessaire au chauffage du fil à une température d'austénitisation, par exemple de l'ordre de 950°C, prend alors une Importance qui joue au détriment du processus suivant, la période d'égalisation de température au sein de la masse métallique du fil ("soaking") qui ne peut qu'être courte (normalement quelques secondes) si l'on veut maintenir des dimensions du four dans des limites acceptables pour les utilisateurs de four. Il en résulte une mauvaise dissolution de la cémentite présente aux joints des grains d'austénite pendant le chauffage des fils.
Par ailleurs, on connaît déjà depuis quelques années des fours de chauffage de fil faisant appel à un lit fluidisé et la présente demanderesse a déjà mis sur le marché de tels fours, notamment pour la diffusion de revêtements de Cu-Zn dans des fils d'acier.
La demanderesse a en effet constaté qu'un bon échange thermique pouvait être obtenu entre des particules chauffées du lit fluidisé, qui sont en quelque sorte bombardées à la surface des fils en défilement dans le lit, et les fils eux-mêmes (v. DE-A-3623890).
Un procédé, tel qu'indiqué ci-dessus, a aussi été décrit dans le brevet japonais 2623004. Le chauffage du lit s'effectue suivant une forme de réalisation à l'aide de l'agent fluidisant qui consiste en gaz de fumées résultant de la combustion d'un gaz de combustion dans de l'air, cet agent fluidisant étant injecté dans le fond du lit fluidisé par des lances perforées, très sophistiquées pour empêcher une pénétration des particules du lit dans la lance. Suivant une autre forme de réalisation, l'agent fluidisant est de l'air et une source de chaleur extérieure au lit fluidisé est formée de brûleurs situés au-dessus du lit fluidisé et projetant une flamme ou des gaz chauds verticalement sur celui-ci.
Le procédé suivant ce document antérieur permet d'atteindre dans le lit fluidisé une température seulement modérée de 470 à 550°C. Dans sa première forme de réalisation, il est limité par la complexité même des lances alimentant le lit en agent fluidisant, de telles lances ne pouvant supporter l'agressivité de gaz de fumées d'une température trop élevée, au risque de devoir être remplacées très régulièrement. Quant au chauffage vertical par le haut, il présente l'inconvénient d'être peu efficace et surtout d'entraîner un manque d'uniformité dans la température du lit. En effet, les brûleurs utilisés ont chacun un impact ponctuel sur le lit avec pour conséquence de petites surfaces du lit très chaudes et les parties avoisinantes beaucoup moins, ce qui est évidemment à éviter pour obtenir un traitement adéquat des fils.
On connaît aussi des lits fluidisés chauffés par combustion, à l'intérieur du four ou en surface de celui-ci, d'un agent fluidisant non combustible lors de son introduction dans le lit, mais rendu combustible par la suite pendant son ascension (v. par exemple Reynoldson R.W., Anwendung von gasbeheizten Wirbelbetten zur Wârmebehandlung von etallen, in Hartenei-Technischen Mitteilungen, Vol. 37 (1982), Munich, p. 109-119; Patent abstracts of Japan vol. 015, n° 231 (= JP03072036)). Ces procédés de chauffage ont l'inconvénient d'être dangereux, car ils présentent un réel danger d'explosion et ils produisent des flammes énormes dirigées vers le haut. Ils ne permettent pas un contrôle de l'uniformité du chauffage dans les parties du lit où les objets à chauffer se trouvent. On connaît aussi des lits fluidisés contenus dans des cuves de petit diamètre et réalisés à l'aide d'un agent fluidisant non combustible. Ces lits sont chauffés par injection en surface par des brûleurs d'un mélange de combustion en vue de traiter thermiquement des pièces métalliques de grande dimension et masse qui restent statiques pendant toute la durée d'un traitement, lequel peut durer jusqu'à 30 minutes (v. Reynoldson R.W., op. cit.).
La présente invention a pour but d'offrir une solution à l'encombrement souvent important des fours, en particulier des fours utilisés dans l'austénitisation des fils en acier, tout en atteignant des qualités de fils traités équivalentes ou même supérieures et en permettant un traitement pendant le défilement continu des fils.
La présente invention a aussi pour but de permettre un chauffage rapide et uniforme du lit fluidisé ainsi que des fils à traiter, et cela à un bon rendement énergétique, de façon à permettre une période d'égalisation de température au sein de la masse métallique largement supérieure à ce qui est appliqué à présent, et sans que cela porte préjudice à l'encombrement de l'appareillage global.
On résout les problèmes cités ci-dessus, par un procédé de traitement thermique de fils d'acier, tel qu'indiqué au début, ce procédé comprenant en outre
- une formation d'un lit fluidisé par passage d'un agent fluidisant à travers un milieu particulaire fluidisable,
- un chauffage du lit fluidisé, et - un défilement à travers le lit fluidisé chauffé dudit au moins un fil métallique à traiter, dans un sens, de manière à assurer au moins ladite montée en température, ledit chauffage étant au moins partiellement obtenu par au moins un chauffage du lit fluidisé qui est produit sensiblement tangentiellement à une surface supérieure moyenne de celui-ci.
Comme il est connu, un lit fluidisé est formé de particules de matière solide qui sont amenées en suspension par l'entraînement d'un agent fluidisant, normalement un gaz, qui traverse le lit de bas en haut. Au cours de cette traversée l'agent fluidisant porte vers le haut les particules dont certaines sont projetées en forme de vagues ou de protubérances plus haut que d'autres. On obtient donc, en section transversale du lit, une bande supérieure très mouvementée, dont la surface supérieure est continuellement variable en hauteur, et qui représente une partie du lit moins dense en particules.
Par l'expression surface supérieure moyenne du lit fluidisé, il faut donc entendre suivant l'invention la surface qui se situe à la hauteur moyenne entre les creux et les sommets des vagues existant à la surface supérieure du lit.
Par le chauffage tangentiel à cette surface supérieure moyenne, les particules du lit fluidisé, qui se trouvent là dans un état peu dense, fort dispersé, peuvent être chauffées à des températures extrêmement élevées, proches de l'incandescence. Les particules ainsi fortement chauffées, transfèrent la chaleur aux autres particules qui seront en contact avec les fils en obtenant un échange thermique optimal à une vitesse impossible à envisager conformément à l'enseignement de la technique antérieure. Par ailleurs, le chauffage tangentiel est indépendant de l'agent fluidisant et les lances perforées projetant cet agent ne sont pas agressées par des gaz de fumées portés à des températures excessives.
Etant donné l'excellent coefficient de transfert thermique par l'intermédiaire du lit fluidisé chauffé suivant l'invention, la température de chauffe des fils, pendant laquelle se produit l'austénitisation des fils, peut être drastiquement raccourcie, et donc on peut à présent envisager une période de maintien en température d'austénitisation suffisante pour obtenir une dissolution poussée des carbures de Fe des fils en acier, sans grever le coût de l'installation à un niveau commercialement indéfendable et sans la rendre d'un encombrement insupportable. De plus, cette forme de réalisation permet de décomposer l'installation en deux unités, l'une relativement courte, sous la forme d'un four à lit fluidisé et l'autre consistant en un simple tube ou caisson isolé où les fils défilent en étant maintenus à température par des moyens simples tels que des éléments chauffants électriques, des brûleurs à gaz du type rayonnant, l'agent fluidisant recirculé depuis le four allongé, et/ou encore un second lit fluidisé.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, ledit au moins un chauffage tangentiel est orienté transversalement par rapport au sens de défilement desdits au moins un fil métallique à chauffer. Par son orientation transversale et tangentielle le chauffage du lit fluidisé permet un chauffage uniforme et étalé sur toute la largeur et la longueur du lit des particules en suspension dans le lit, ce qui permet un chauffage uniforme des fils en défilement dans le four.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, ledit au moins un chauffage tangentiel comprend une projection d'au moins une flamme et/ou jet de fumées tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne du lit fluidisé. A l'aide d'un tel procédé, les brûleurs chauffent directement les particules du lit fluidisé, sans que des gaz brûlés à haute température ne doivent passer à travers un tube perforé, fragile dans ces conditions. L'agencement est simple et hautement efficace. Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, ledit au moins un chauffage tangentiel comprend un échange de chaleur entre un milieu chauffant et le lit fluidisé par l'intermédiaire d'au moins un tube qui est disposé tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne du lit fluidisé et à travers lequel passe ledit milieu chauffant. On peut ainsi chauffer efficacement et rapidement des fils en acier allié qui ne peuvent entrer en contact avec des gaz de fumée. L'échange thermique se produit de manière remarquable entre un simple tube, non perforé, au travers duquel passe le milieu chauffant et les particules peu denses du lit qui viennent lécher les parois du tube chauffé.
Suivant une forme de réalisation perfectionnée de l'invention, le procédé comprend au moins un pompage de milieu particulaire fluidisé au-dessus du lit fluidisé et un refoulement d'un jet de ce milieu particulaire vers le lit fluidisé dans un sens opposé audit sens de défilement. Ledit au moins un chauffage tangentiel est effectué au moins partiellement à travers le jet de milieu particulaire refoulé. Il faut savoir que, lors du passage des fils dans le lit fluidisé, par transport mécanique, les particules du lit ont tendance à être entraînées, ce qui les fait migrer depuis l'entrée de l'installation vers la sortie. La présente forme de réalisation permet non seulement de contrecarrer cet effet désavantageux, mais il permet de tirer profit de ce pompage pour augmenter l'efficacité du chauffage tangentiel. En effet, par le pompage, la matière particulaire est refoulée en forme de pluie à un niveau supérieur aux crêtes du lit fluidisé et au milieu du lit, ce qui a pour effet de surélever dans ce cas la surface supérieure moyenne précitée du lit au-dessus des crêtes du lit. Il en résulte que les têtes des brûleurs peuvent suivant l'invention être agencées à niveau également surélevé. Il devient alors possible d'agencer les têtes de brûleurs hors d'atteinte des particules, et donc le mode de réalisation présente nettement moins de risque d'encrassement de ces têtes de brûleurs par des particules du lit.
D'autres particularités du procédé suivant l'invention sont indiquées dans les revendications 1 à 9 qui suivent.
On a également prévu, suivant l'invention, un dispositif de traitement thermique de fil d'acier, comprenant
- un four de chauffage allongé,
- une zone de maintien en température, et - des moyens d'entraînement d'au moins un fil d'acier à traiter qui les font défiler à travers le four et la zone de maintien en température, de manière que ledit au moins un fil à traiter subisse une montée en température dans le four jusqu'à une température d'austénitisation de l'acier et soit maintenu à cette température dans la zone de maintien en température, ce dispositif comprenant en outre
- un lit fluidisé formé dans le four de chauffage par passage d'un agent fluidisant à travers un milieu particulaire fluidisable, et
- des moyens de chauffage du lit fluidisé comportant au moins des moyens de chauffage qui produisent un chauffage sensiblement tangentiellement à une surface supérieure moyenne de celui-ci.
. D'autres détails concernant les dispositifs suivant l'invention sont indiqués dans les revendications 10 à 17 qui suivent.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif, de quelques exemples de réalisation de dispositifs suivant l'invention, avec référence aux dessins annexés.
Les figures 1 à 3 représentent une vue en coupe transversale de trois variantes de réalisation de four à lit fluidisé suivant l'invention. La figure 4 représente une vue du dessus du four représenté sur la figure 1.
La figure 5 représente un dispositif comprenant deux unités successives, l'une pour la chauffe des fils et l'autre pour le maintien en température.
La figure 6 représente un graphique illustrant la variation de température du fil défilant dans le four en fonction du temps.
Les figures 7 et 8 représentent une vue en coupe transversale et une vue en coupe longitudinale d'une quatrième variante de réalisation de four à lit fluidisé suivant l'invention.
Dans les différents dessins, les éléments identiques ou analogues sont désignés par les mêmes références.
Sur la figure 1, on a représenté en coupe transversale un four allongé 1 contenant un lit fluidisé 2. Le lit fluidisé 2 est formé de particules relativement finement divisées en une matière résistant aux hautes températures et de préférence inerte vis-à-vis des fils à chauffer. On peut envisager par exemple des particules de silice, de zircone, d'alumine ou d'autres matières réfractaires ayant une bonne aptitude à transmettre de la chaleur aux corps qui sont en contact avec elles. On peut citer tout particulièrement des sables d'alumine, par exemple de granulométrie F90 selon la norme FEPA 42F 1984, ou des sables de zircon.
Un agent fluidisant, tel que par exemple de l'air, de l'azote, de l'ammoniac, est introduit à haute pression et dans le cas présent à la température ambiante à la base du lit fluidisé, par l'intermédiaire d'une lance perforée 3. Tout gaz protecteur judicieusement choisi en fonction de la nature de l'acier peut être utilisé dans ce but. Par sa pression et son débit, l'agent fluidisant emporte les particules du lit vers le haut et les amène en suspension. Cette suspension de type tourbillonnaire se manifeste en haut du lit 2 par la formation de vagues, la surface supérieure moyenne du lit étant représentée par un trait mixte 4.
Il faut noter que l'agent fluidisant n'est pas combustible dans les conditions du procédé. Celui-ci, froid ou à température ambiante, ne sollicite aucunement la lance par laquelle il est projeté dans le lit fluidisé et la durée de vie des lances en est par conséquent très largement augmentée par rapport aux lances selon la technique antérieure qui servent à la fois à la fluidisation et au chauffage du lit.
L'agent de fluidisation très chaud après son passage au travers du lit est récupéré alors au haut du four par un conduit d'échappement 5 (v. figure 5).
Dans les exemples illustrés sur les figures, une nappe de fils 6 défile dans le four en suivant la direction longitudinale du four qui est perpendiculaire au plan du dessin, à une vitesse qui est calculée en fonction d'une constante fixée par les impératifs de production et donc de capacité de la ligne de traitement. Cette constante est égale au produit du diamètre du fil exprimé en mm et de la vitesse du fil exprimée en m/minute. Donc, plus le fil est mince, plus sa vitesse de défilement sera rapide et inversement. Il faut noter qu'on pourrait envisager le défilement d'un seul fil à la fois dans le four, ou le défilement de plusieurs fils de différents diamètres, ou le défilement de plusieurs nappes superposées à la fois.
Ainsi qu'il est illustré sur la figure 1 , les moyens de chauffage du lit fluidisé consistent en plusieurs brûleurs 7 (v. aussi figure 4) qui sont, dans cet exemple, disposés de part et d'autre de la nappe de fils à chauffer et qui projettent leur flamme ou fumées transversalement à la direction de défilement des fils. Les flammes ou fumées sont en particulier projetées tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne 4 du lit fluidisé en chauffant ainsi directement les particules en suspension dans une bande du lit où elles sont moins denses et donc plus aisément portées quasiment à incandescence. Il est évident que, si dans les exemples illustrés la direction dite tangentielle de la flamme ou des fumées coïncide parfaitement avec la surface 4 représentée, on peut envisager de disposer les brûleurs légèrement en oblique par rapport à cette flamme ou ces fumées, pour autant que l'on obtienne toujours un chauffage bien étalé à la surface du lit et que les fils ne soient pas atteints par la flamme ou les fumées.
La flamme des brûleurs et les fumées produites à la sortie du brûleur résultent d'une manière courante de la combustion d'un combustible et d'un comburant, par exemple d'un gaz ou liquide combustible, tel que CH4, fuel, etc., et d'air, enrichi ou non en oxygène, ou même d'oxygène considéré industriellement pur. Les gaz de fumées formés sont alors récupérés par le conduit d'échappement 5, simultanément à l'agent fluidisant chauffé.
Ainsi qu'il ressort de la figure 4, les brûleurs sont disposés de manière alternée à gauche et à droite de la nappe de fils et la flamme et le jet de gaz brûlés très chauds qui l'accompagne s'étendent transversalement sur toute la largeur du four. Cette disposition offre l'avantage de permettre un chauffage très uniforme du lit fluidisé et donc des fils à traiter.
Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 2, les fils à chauffer ne peuvent entrer en contact avec des gaz brûlés pour conserver leur état de surface. Le chauffage du lit se fait ici aussi tangentiellement à la surface supérieure moyenne 4 du lit, mais par l'intermédiaire d'un tube non perforé 8 que viennent lécher les vagues des particules du lit, qui sont ainsi portées à haute température. Les gaz brûlés sortent par un conduit de sortie 9 par lequel ils peuvent être récupérés. La forme de réalisation illustrée sur la figure 3 est du même type que celle représentée sur la figure 2. Toutefois, dans ce cas, on a prévu un caisson 10 situé en dessous du lit fluidisé et en communication avec la lance de projection 3. Un ou des brûleurs 11 sont agencés dans ce caisson et permettent d'obtenir des fumées chaudes jusqu'à une température modérée, supérieure à la température ambiante, par exemple de l'ordre de 400 à 500°C, où les fumées ne sont pas encore exagérément agressives pour les lances 3. Cette forme de réalisation permet une efficacité encore accrue du chauffage du lit fluidisé. Il est bien entendu qu'on pourrait aussi prévoir cet agencement avec celui des brûleurs à flamme nue tel qu'illustré sur la figure 1.
Les fils à traiter dans les fours suivant l'invention sont par exemple des fils d'acier que l'on va soumettre à une opération de patentage.
L'opération de patentage est un processus bien connu dans le monde du tréfilage, il consiste à porter, dans un premier temps, la température d'un fil ou d'une nappe de fils métalliques à un niveau tel que l'on obtienne une transformation de la ferrite et perlite ou perlite et cémentite en austénite.
Dans un deuxième temps, on réalise ce que l'on appelle une trempe isothermique de façon à -retransformer l'austénite (préalablement obtenue par chauffage) en perlite fine afin d'obtenir de bonnes propriétés mécaniques et, spécialement, une excellente aptitude au tréfilage.
Pendant l'étape de chauffage du fil, il faut atteindre une température de l'ordre de 950°C pour obtenir une austénitisation de l'acier. Toutefois, avant de passer à la trempe, une période d'égalisation de température au sein de la masse métallique, dite "soaking", s'avère favorable pour dissoudre les carbures présents aux joints de grains d'austénite.
Ainsi qu'il est illustré sur la figure 5, dans un exemple de dispositif suivant l'invention on va pouvoir prévoir deux unités distinctes, une unité de chauffe 1 et une unité d'égalisation de température 12.
L'unité de chauffe est constituée d'un four 1 à lit fluidisé 2, tel que précédemment décrit, qui peut être relativement court, étant donné l'excellent coefficient de transfert thermique de ce type de four. Le fil 6 défile en continu à travers ce four qui peut avoir une longueur de par exemple 5 à 6 m. Dans le fond du four, un caisson 10 du type de celui représenté de manière schématique sur la figure 3 est agencé pour permettre un chauffage préalable du milieu fluidisant. La température du sable fluidisé chauffé suivant l'invention peut avantageusement atteindre environ 1000°C.
Le fil 6 sort ainsi du four 1 à une température d'environ 950°C et passe alors dans l'unité d'égalisation de température 12, par l'intermédiaire d'une trémie étanche 13. L'unité 12 est constituée d'un caisson ou tube parfaitement isolé du point de vue thermique. Dans celui-ci il suffit de maintenir la température de fil acquise de 950°C et un échange thermique permettant un chauffage n'est plus nécessaire. Dans le cas illustré, ce maintien à température est réalisé par un recyclage des gaz brûlés de l'unité 1 par le conduit d'échappement 5. Les gaz brûlés dégagés sont amenés à un moyen de filtrage, par exemple un cyclone 14, et les gaz filtrés encore chauds ou partiellement chauffés de manière complémentaire sont amenés à l'aide d'une pompe 15 à l'unité 12 pour le maintien à température du fil. La dissolution des carbures (cémentite) s'accomplit dans l'unité 12, qui peut avoir une longueur d'environ 4 m et dans laquelle, en défilant, le fil reste pendant un temps suffisant pour obtenir la dissolut/on des carbures. A la sortie de l'unité 12, le fil passe à un dispositif de trempe 16 uniquement partiellement représenté.
Le dispositif total de cet exemple a donc une longueur tout à fait acceptable en termes d'encombrement d'environ 9 à 10 m.
Sur les figures 7 et 8 on a représenté une autre forme de réalisation dans laquelle des dispositifs de pompage 17 sont prévus pour contrecarrer la migration des particules de lit fluidisé depuis l'entrée du four jusqu'à la sortie. Les particules sont en effet entraînées mécaniquement par le mouvement de défilement des fils.
Ces dispositifs de pompage 17 comprennent dans l'exemple illustré un tube 18 disposé sensiblement verticalement, qui est relié à sa partie basse à un cône de collecte 19. Celui-ci est avantageusement agencé au-dessus d'une lance perforée 3. Dans sa partie haute le tube 18 est raccordé à une tuyère d'arrosage 20 qui est orientée dans un sens opposé au sens de défilement 21 des fils 6 à traiter. Avantageusement la tuyère d'arrosage 20 est en outre orientée en oblique vers la partie centrale du four, ainsi que cela ressort de la figure 7. Dans la présente forme de réalisation, les perforations dans les lances 3 sont disposées vers le bas.
Les particules du lit fluidisé et l'agent de fluidisation s'engouffrent dans le cône de collecte. Etant donné que la masse des particules présente alors dans le tube une densité apparente nettement inférieure à celle du lit fluidisé, cette masse est projetée plus haut que les crêtes du lit fluidisé : les tuyères d'arrosage renvoient alors des jets 22 de particules vers l'arrière et vers le centre du lit, ce qui permet de contrecarrer la migration des particules dans le sens de défilement des fils. Comme on peut le constater, ce pompage n'implique, dans le cas illustré, aucune dépense d'énergie supplémentaire.
Ces jets ont pour effet de surélever la surface supérieure moyenne du lit qui dans l'exemple illustré se trouve au niveau du trait mixte 4'. Comme on peut le voir sur la figure 7, ce niveau est plus élevé que les crêtes des vagues du lit fluidisé.
Ainsi qu'il ressort des figures 7 et 8, le chauffage par les brûleurs 7 s'effectue donc à présent, conformément à l'invention, tangentiellement à cette surface supérieure moyenne 4', surélevée, de façon que le jet gazeux issu du brûleur traverse la projection de particules issue du dispositif de pompage.
Le chauffage tangentiel ainsi obtenu est particulièrement efficace. En outre, il offre l'avantage que les têtes des brûleurs 7 sont hors d'atteinte des particules qui sont projetées vers le centre du four. Un encrassement des têtes de brûleur peut ainsi être favorablement évité.
Des exemples de réalisation non limitatifs vont à présent être donnés pour expliquer l'invention de manière plus détaillée.
Exemple 1
Un fil en acier de type eutectoïde et d'un diamètre de 3 mm est introduit dans un four à lit fluidisé équipé suivant l'invention dont la constante DV (diamètre de fil (mm) x vitesse de défilement (m/min)) est de 36. Le lit fluidisé est constitué de Al203 - F90, d'une granulométrie de 106 à 250 μm. Il est maintenu en suspension par un gaz fluidisant, ici de l'air, présentant une pression minimum de 600 mm H20 et un débit de 64 NrrïVh.m2. Le gaz fluidisant est introduit par le bas du lit fluidisé à la température ambiante. Des brûleurs projettent tangentiellement à la surface supérieure moyenne du lit fluidisé des fumées résultant de la combustion de gaz et d'air de combustion, de façon à chauffer les particules du lit fluidisé quasiment à l'incandescence et à obtenir un lit d'une température moyenne d'environ 1000°C. Les fumées des brûleurs sont en contact direct avec le lit fluidisé.
Ainsi qu'il ressort de la courbe A du graphique donné à la figure 6, le fil atteint une température de 950°C après environ 20 secondes de défilement, au maximum 30 secondes, c'est-à-dire que la longueur du four à lit fluidisé suivant l'invention peut se limiter à une valeur d'environ 5 m, pour la constante DV choisie ci-dessus.
Sur une longueur de 4 m, qui correspond à une période de passage de 20 secondes du fil, celui-ci est maintenu dans l'unité 12 à la température de 950°C, pour la dissolution de la cémentite tertiaire. A titre de comparaison, on a fait défiler un fil identique à travers un four à feu nu classique, sans lit fluidisé, de type haute convection. On peut remarquer sur la courbe B que le fil doit être chauffé pendant environ 50 secondes pour atteindre la température d'austénitisation et que la période d'égalisation de température au sein de la masse métallique ne peut s'effectuer, dans un four d'une même longueur et avec une même constante DV, que pendant 3 à 4 secondes, ce qui est insuffisant pour obtenir une bonne dissolution des carbures (cémentite tertiaire).
Exemple 2
Un fil en acier de type XC70 (0,76 % de C) est soumis aux mêmes conditions de traitement que dans l'exemple 1. Le fil a un diamètre de 1 mm et sa constante DV est de 36. Le fil atteint une température de 950°C après environ 5 secondes de défilement et la longueur du four à lit fluidisé peut se limiter à une valeur égale ou même inférieure à 5 m.
Sur une longueur de 4 m, qui correspond à une période de passage d'environ 7 secondes, le fil est maintenu à la température de 950°C pour la dissolution de la cémentite tertiaire.
Exemple 3
Un fil en acier de type XC70 est soumis aux mêmes conditions de traitement que dans l'exemple 1. Le fil a un diamètre de 5 mm et sa constante DV est de 36.
Le fil atteint une température de 950°C après environ 40 à 50 secondes de défilement et \a longueur du four à lit fluidisé peut se limiter à une valeur de 5,5 m environ. Sur une longueur de 4 m, qui correspond à une période de passage d'environ 35 secondes, le fil est maintenu à la température de 950°C.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement thermique de fil d'acier, comprenant - une montée en température d'au moins un fil à traiter jusqu'à une température d'austénitisation de l'acier, et
- un maintien du fil à cette température pendant une période d'égalisation de température au sein de la masse métallique dudit au moins un fil, pendant laquelle il se produit une dissolution au moins partielle de carbures présents dans l'acier, caractérisé en ce qu'il comprend
- une formation d'un lit fluidisé par passage d'un agent fluidisant à travers un milieu particulaire fluidisable,
- un chauffage du lit fluidisé, et - un défilement à travers le lit fluidisé chauffé dudit au moins un fil métallique à traiter, dans un sens, de manière à assurer au moins ladite montée en température, ledit chauffage étant au moins partiellement obtenu par au moins un chauffage du lit fluidisé qui est produit sensiblement tangentiellement à une surface supérieure moyenne de celui-ci.
2. Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit au moins un chauffage tangentiel est orienté transversalement par rapport au sens de défilement desdits au moins un fil métallique à chauffer.
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit au moins un chauffage tangentiel comprend une projection d'au moins une flamme et/ou jet de fumées tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne du lit fluidisé.
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit au moins un chauffage tangentiel comprend un échange de chaleur entre un milieu chauffant et le lit fluidisé par l'intermédiaire d'au moins un tube qui est disposé tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne du lit fluidisé et à travers lequel passe ledit milieu chauffant.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un pompage de milieu particulaire fluidisé au-dessus du lit fluidisé et un refoulement d'un jet de ce milieu particulaire vers le lit fluidisé dans un sens opposé audit sens de défilement, et en ce que ledit au moins un chauffage tangentiel est effectué au moins partiellement à travers le jet de milieu particulaire refoulé.
6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'agent fluidisant est non combustible pendant le procédé.
7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le chauffage du lit fluidisé comprend en outre un chauffage de l'agent fluidisant préalablement à son passage à travers le milieu particulaire fluidisable.
8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le chauffage permet d'atteindre une température du lit fluidisé supérieure à 950°C, de préférence à 1000°C, en un temps d'au maximum 30 secondes.
9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend le maintien dudit au moins un fil à la température d'austénitisation dans ledit lit fluidisé et/ou hors de ce lit fluidisé.
10. Dispositif de traitement thermique de fil d'acier, comprenant
- un four de chauffage allongé (1),
- une zone de maintien en température (12), et - des moyens d'entraînement d'au moins un fil d'acier à traiter qui les font défiler dans un sens à travers le four et la zone de maintien en température, de manière que ledit au moins un fil à traiter subisse une montée en température dans le four jusqu'à une température d'austénitisation de l'acier et soit maintenu à cette température dans la zone de maintien en température, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
- un lit fluidisé (2) formé dans le four de chauffage (1) par passage d'un agent fluidisant à travers un milieu particulaire fluidisable, et
- des moyens de chauffage du lit fluidisé comportant au moins des moyens de chauffage qui produisent un chauffage sensiblement tangentiellement à une surface supérieure moyenne de celui-ci.
11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de chauffage tangentiels comprennent au moins un brûleur (7) qui projette une flamme et/ou des fumées tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne (4) du lit fluidisé (2).
12. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs brûleurs (7) disposés de part et d'autre du ou des fils (6) en défilement, de préférence de manière alternée, et projetant leur flamme et/ou fumées transversalement au sens de défilement du ou des fils.
13. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de chauffage tangentiels comprennent des tubes (8) qui sont disposés tangentiellement à ladite surface supérieure moyenne (4) du lit fluidisé (2), transversalement au sens de défilement du ou des fils, et à travers lesquels passe un milieu chauffant.
14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de pompage de matière particulaire qui pompe celle-ci au-dessus du lit fluidisé et la refoule en un jet vers le lit fluidisé dans un sens opposé audit sens de défilement et en ce qu'un moyen de chauffage produit ledit chauffage tangentiel à travers le jet de milieu particulaire refoulé par au moins un dispositif de pompage susdit.
15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications
10 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de préchauffage (11) de l'agent fluidisant.
16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend un four allongé (1) de courte longueur dans lequel ledit au moins un fil à chauffer atteint rapidement la température d'austénitisation et, à la suite du four, un caisson (12) thermiquement isolé dans lequel le fil est maintenu à ladite température maximale prédéterminée par des moyens de maintien en température (5, 14, 15).
17. Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de maintien en température sont des éléments chauffants électriques, des brûleurs à gaz du type rayonnant, des moyens de recirculation (5, 14, 15) de l'agent fluidisant sortant du four allongé (1), et/ou un second lit fluidisé.
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