FR2461009A1 - Heat treatment of steel wire - where wire is quenched in liq. contg. oil, and is pref. tempered while being galvanised in molten zinc bath - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et une installation de traitement thermique d'un fil métallique en vue d'obtenir des fils qui soient soudables, qui aient une résistance mécanique accrue et notamment une haute limite élastique et qui soient peu sensibles à la corrosion notamment lors de leur stockage sur parc. The present invention relates to a method and an installation for heat treatment of a metal wire in order to obtain wires which are weldable, which have increased mechanical resistance and in particular a high elastic limit and which are not very sensitive to corrosion, in particular during of their storage in the park.
On sait que les aciers bas carbone (moins de 0,25 % de carbone) sont naturellement soudables. On sait également, pour obtenir des fils métalliques ayant des caractéristiques mécaniques (limite d'élasticité, résistance à la traction, allongement de rupture) désirées et pré- déterminées, calculer la section de ces fils en tenant compte de la nuance de l'acier choisi et en surdimensionnant cette section de façon à tenir compte des phé nomènes de corrosion superficielle qui diminuent dans le temps la section efficace du fil. Par ailleurs, la galvanisation d'un fil est couramment utilisée pour réduire les phénomènes de corrosion et donc pour conserver à un fil sa section efficace d'origine. We know that low carbon steels (less than 0.25% carbon) are naturally weldable. We also know, to obtain metallic wires having mechanical characteristics (yield strength, tensile strength, elongation at break) desired and predetermined, calculate the section of these wires taking into account the grade of the steel chosen and by oversizing this section so as to take account of the phenomena of surface corrosion which decrease in time the effective section of the wire. Furthermore, the galvanization of a wire is commonly used to reduce corrosion phenomena and therefore to keep a wire its original cross section.
La présente invention a pour but d'obtenir des fils métalliques en acier présentant les caractéristiques cidessus et utilisables pour la fabrication de treillis soudés, de ressorts, de liens divers ou de produits analogues. The object of the present invention is to obtain metal wires of steel having the above characteristics and usable for the manufacture of welded mesh, springs, various links or the like.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement thermique d'un-fil d'acier du type comportant une trempe et un revenu caractérisé par le fait que le revenu est réalisé par l'opération de galvanisation. To this end, the subject of the invention is a method of heat treatment of a steel wire of the type comprising quenching and tempering, characterized in that the tempering is carried out by the galvanizing operation.
Ce procédé permet ainsi une simplification de l'installation puisque le creuset contenant le bain de zinc fondu sert à la fois à réaliser la galvanisation du fil et l'opération de revenu recherchée. This process thus allows a simplification of the installation since the crucible containing the molten zinc bath is used both for galvanizing the wire and for the desired tempering operation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, et afin de contrôler le refroidissement opéré pendant la trempe et surtout d'en réduire la vitesse, on réalise soit une trempe à l'huile en créant une émulsion ou on réalise une trempe en deux phases, à savoir d'abord dans l'huile, puis dans l'eau, en réglant les temps d'immersion de façon à obtenir la courbe de refroidissement recherchée. According to another characteristic of the invention, and in order to control the cooling effected during the quenching and especially to reduce the speed thereof, either oil quenching is carried out by creating an emulsion or quenching is carried out in two phases, namely first in oil, then in water, by setting the immersion times so as to obtain the desired cooling curve.
Le procédé est applicable à des fils d'acier bas carbone (inférieur à 0,25 % de carbone) contenant du bore (par exemple 0,003 %), le bore améliorant la trempabilité de l'acier. Dans ce cas, on obtient un acier soudable qui convient parfaitement pour la réalisation de treillis soudés utilisables notamment dans la préfabrication et qui, étant galvanisé, présente une bonne résistance à la corrosion et autorise son utilisation en bord de mer. The method is applicable to low carbon steel wires (less than 0.25% carbon) containing boron (for example 0.003%), the boron improving the hardenability of the steel. In this case, a weldable steel is obtained which is perfectly suitable for the production of welded mesh usable in particular in prefabrication and which, being galvanized, has good corrosion resistance and allows its use by the sea.
L'invention est également applicable à des aciers au carbone (jusqu'à 0,40 % environ). Dans ce cas, on 1' utilise pour la réalisation de liens divers et de ressorts. The invention is also applicable to carbon steels (up to about 0.40%). In this case, it is used for the production of various links and springs.
L'invention a également pour objet une installation permettant la mise en oeuvre du procédé précité. The invention also relates to an installation allowing the implementation of the above method.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ciaprès en faisant référence à la Fig. unique qui montre de façon schématique le procédé de l'invention et 1' installation pour sa mise en oeuvre. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description below with reference to FIG. single which shows schematically the method of the invention and one installation for its implementation.
Il va maintenant être décrit le dispositif de 1' invention en faisant référence à la Figure donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif. The device of the invention will now be described with reference to the Figure given only by way of nonlimiting example.
Le dispositif est appliqué à un fil 1 qui défile suivant la flèche f, le fil est issu d'une bobine 2 et est reçu lorsque toutes les opérations sont terminées sur une autre bobine réceptrice 12 ; le traitement s'opère en continu. The device is applied to a wire 1 which runs along arrow f, the wire comes from a reel 2 and is received when all the operations are completed on another take-up reel 12; the treatment takes place continuously.
Le fil 1, qui a par exemple un diamètre de 3,70 mm et une vitesse de défilement constante de 25 m par minute, traverse tout d'abord un four 3, puis une installation de trempe 5. Entre le four 3 et la cuve de trempe 5 est interposé un manchon 4 évitant au fil, entre son chauffage dans le four 3 et sa trempe dans la cuve 5, d' être mis brutalement à l'air ambiant. L'installation de trempe 5 est suivie par un poste de lavage 6 utilisant de l'eau, d'un poste de nettoyage 7 faisant appel à un bain d'acide chlorhydrique, d'un poste de rinçage 8, d'un poste de fluxage 9, d'un poste de séchage 10 et enfin du poste de galvanisation Il constitué par un creuset contenant le bain de zinc fondu dans lequel s'opère ltopération de revenu en même temps que l'opération de galvanisation elle-même. The wire 1, which for example has a diameter of 3.70 mm and a constant running speed of 25 m per minute, first passes through an oven 3, then a quenching installation 5. Between the oven 3 and the tank quenching 5 is interposed a sleeve 4 preventing the wire, between its heating in the oven 3 and its quenching in the tank 5, from being suddenly put into ambient air. The quenching installation 5 is followed by a washing station 6 using water, a cleaning station 7 using a hydrochloric acid bath, a rinsing station 8, a fluxing 9, a drying station 10 and finally the galvanizing station It consists of a crucible containing the bath of molten zinc in which the loperation of income takes place at the same time as the galvanizing operation itself.
Dans le four, le fil est porté à sa température d' austénitisation qui dépend de la nuance de l'acier et qui est de l'ordre de 900 à 9500 C. In the oven, the wire is brought to its austenitization temperature which depends on the grade of the steel and which is of the order of 900 to 9500 C.
L'installation de trempe qui comporte une cuve 5 traversée par le fil 1 et contenant le liquide de trempe 13 (huile minérale ou eau ou mélange des deux) comprend une pompe de circulation 14 qui, par l'intermédiaire d'un conduit 15 amène le fluide de trempe sous pression à des buses 16 qui le projettent sur le fil 1. Cette projection entraîne une émulsion 17 qui retourne dans la cuve 5 après écoulement au travers d'une grille perforée 18. Le liquide 13 contient des produits mouillants. L'émulsion réalisée permet par la présence d'air isolant de réduire la vitesse de refroidissement du fil. The quenching installation which comprises a tank 5 crossed by the wire 1 and containing the quenching liquid 13 (mineral oil or water or a mixture of the two) comprises a circulation pump 14 which, by means of a conduit 15 brings the quenching fluid under pressure to nozzles 16 which project it onto the wire 1. This projection results in an emulsion 17 which returns to the tank 5 after flow through a perforated grid 18. The liquid 13 contains wetting products. The emulsion produced allows by the presence of insulating air to reduce the wire cooling rate.
A l'intérieur du liquide de trempe 13 est prévu un serpentin 19 relié par des canalisations 21 et 22 à un poste de régulation thermique 20. Ce serpentin 19 sert à maintenir la température du liquide de trempe 13 constante. Cette température est, dans le cas de l'émulsion, de l'ordre de 40 à SOC C, le fil à la sortie de la cuve étant suivant son diamètre à une température de l'ordre de 50 à 800 C. Inside the quenching liquid 13 is provided a coil 19 connected by pipes 21 and 22 to a thermal regulation station 20. This coil 19 is used to keep the temperature of the quenching liquid 13 constant. This temperature is, in the case of the emulsion, of the order of 40 to SOC C, the wire at the outlet of the tank being according to its diameter at a temperature of the order of 50 to 800 C.
Le creuset de galvanisation dans lequel s'effectue également l'opération de revenu contient un bain de zinc fondu qui est maintenu à une température de l'ordre de 4500 C.The galvanizing crucible in which the tempering operation is also carried out contains a bath of molten zinc which is maintained at a temperature of the order of 4500 C.
Pour des fils non galvanisés, le revenu pourra être opéré dans un bain de plomb à 4500 C par exemple. For non-galvanized wires, the income can be operated in a lead bath at 4500 C for example.
Suivant une première variante de l'invention (non représentée), la cuve 5 ne constitue qu'une partie de l'installation de trempe du fil. Cette installation comporte par ailleurs une mise à l'air ambiant du fil qui permet l'évacuation de la gaine de vapeur formée autour du fil lors de la trempe et qui provoquerait des irrégularités de traitement. On peut également réaliser une trempe à l'air ambiant avec projection de brouillards d'eau. According to a first variant of the invention (not shown), the tank 5 constitutes only part of the wire quenching installation. This installation also includes an ambient air venting of the wire which allows the evacuation of the vapor sheath formed around the wire during quenching and which would cause processing irregularities. It is also possible to quench in ambient air with the projection of water mists.
On peut aussi, à la suite d'une trempe à l'eau dans la cuve 5, d'où le fil sort à une température de 400 à 5000 C, le faire passer dans des tubes calorifugés afin de diminuer la vitesse de refroidissement et réaliser un revenu partiel. It is also possible, following a water quenching in the tank 5, from which the wire exits at a temperature of 400 to 5000 ° C., passing it through heat-insulated tubes in order to reduce the cooling rate and achieve partial income.
Une autre variante de l'invention (non représentée) permet de scinder l'installation de trempe en deux parties, une première partie comportant une cuve analogue à la cuve 15 représentée à la Fig. mais de longueur plus courte et une seconde cuve contenant de l'eau. La trempe s'effectue donc d'abord dans l'huile puis dans l'eau, ces deux traitements étant réglés en temps l'un en fonction de l'autre afin d'obtenir la courbe de refroidissement souhaitée. Another variant of the invention (not shown) makes it possible to split the quenching installation into two parts, a first part comprising a tank similar to the tank 15 shown in FIG. but of shorter length and a second tank containing water. The quenching is therefore carried out first in oil and then in water, these two treatments being adjusted in time one as a function of the other in order to obtain the desired cooling curve.
Dans le cas d'aciers à haut carbone (très supérieur à 0,40 %) la trempe à la sortie du four 3 peut être une simple trempe à l'air. In the case of high carbon steels (much higher than 0.40%) the quenching at the outlet of the furnace 3 can be a simple quenching in air.
Le procédé de l'invention met en oeuvre le dispositif qui a été décrit ci-dessus. Il peut s'appliquer soit à des aciers bas carbone (inférieur à 0,25 %) contenant du bore (par exemple, de l'ordre de 0,003 %) ou à des aciers au carbone pouvant atteindre 0,40 % de carbone. Le procédé est du type en continu. The method of the invention uses the device which has been described above. It can be applied either to low carbon steels (less than 0.25%) containing boron (for example, of the order of 0.003%) or to carbon steels up to 0.40% carbon. The process is of the continuous type.
Lorsqu'il est appliqué à des aciers bas carbone au bore, aciers qui sont donc soudables, le fil ainsi traité permet de fabriquer des treillis soudés qui ont des caractéristiques mécaniques améliorées et qui, en raison de la galvanisation, sont peu sensibles à la corrosion et peuvent donc être utilisés en atmosphère marine. A titre d'exemple, la limite élastique est de l'ordre de 90 kg par mm2, la résistance à la traction est de 108 kg et l'allongement de rupture est de l'ordre de 17 90 pour une longueur de fil correspondant à cinq fois son diamètre. De tels treillis sont utilisés pour armer des voiles minces. When applied to low carbon boron steels, steels which are therefore weldable, the wire thus treated makes it possible to manufacture welded meshes which have improved mechanical characteristics and which, due to galvanization, are not very sensitive to corrosion. and can therefore be used in a marine atmosphere. For example, the elastic limit is around 90 kg per mm2, the tensile strength is 108 kg and the elongation at break is around 17 90 for a length of wire corresponding to five times its diameter. Such trellises are used to arm thin sails.
Le procédé peut être appliqué également à des aciers au carbone. Il permet dans ce cas de réaliser des liens divers ainsi que des ressorts qui, outre des caractéristiques mécaniques améliorées, présentent une bonne résistance à la corrosion. On peut atteindre une limite élastique de l'ordre de 140 kg par mm2. Dans cette application, on peut prévoir de supprimer la galvanisation et de réaliser un revenu dans un bain de plomb à 4500 C par exemple. The process can also be applied to carbon steels. In this case, it makes it possible to produce various links as well as springs which, in addition to improved mechanical characteristics, have good resistance to corrosion. One can reach an elastic limit of the order of 140 kg per mm2. In this application, provision can be made to eliminate the galvanization and to produce an income in a lead bath at 4500 C. for example.
Le procédé est surtout remarquable par le fait que le creuset de galvanisation sert également à réaliser l'opération de revenu du traitement thermique opéré sur le fil et également par l'opération de trempe qui peut être du type huile en émulsion ou huile/eau ou huile/air avec réglage correspondant à la courbe de refroidissement souhaitée. The process is especially remarkable by the fact that the galvanizing crucible also serves to carry out the operation of tempering the heat treatment carried out on the wire and also by the quenching operation which may be of the oil in emulsion or oil / water type or oil / air with setting corresponding to the desired cooling curve.
L'invention permet en outre d'obtenir des fils propres ayant un bel aspect de surface. The invention also makes it possible to obtain clean threads having a nice surface appearance.
Les divers postes 6, 7, 8, 9, 10 prévus entre l' installation de trempe 5 et le creuset de galvanisation 11 sont classiques. The various stations 6, 7, 8, 9, 10 provided between the quenching installation 5 and the galvanizing crucible 11 are conventional.
Le procédé est également remarquable par le fait qu' il s'applique à un acier bas carbone contenant du bore mais cette application n'est pas limitative et le procédé peut s'appliquer à des nuances d'aciers diverses. The method is also remarkable in that it applies to a low carbon steel containing boron, but this application is not limiting and the method can be applied to various grades of steel.
Dans cette application, la galvanisation peut être supprimée. In this application, galvanization can be eliminated.
Dans le cas de fils en acier au bore traités conformément à l'invention et utilisés par exemple pour la fabrication de treillis d'armature, le coût de l'application du procédé et de l'addition de bore est largement compensé par la réduction des sections nécessaires (due à l'amélioration des caractéristiques mécaniques du fil) et donc la réduction du poids d'armature nécessaire. In the case of boron steel wires treated in accordance with the invention and used for example for the manufacture of reinforcing mesh, the cost of applying the process and of adding boron is largely offset by the reduction in necessary sections (due to the improvement of the mechanical characteristics of the wire) and therefore the reduction of the necessary reinforcement weight.
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