Brevet FR2005819A1 — publié le 19691219

La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication de ronds à béton à haute limite élastique et à soudabilité améliorée. Les tendances actuelles que l'on peut observer en matière de ronds à béton prcsentent un:certain nombre de caractéristiques bien marquées. On constate par exemple que l'utilisation de ronds à béton de faible diamètre est actuellement en période de croissance et cela pour plusieurs raisons, parmi lesquelles on peut citer le développement des éléments de construction préfabriqués fortement allégés et l'emploi de plus en plus fréquent de treillis soudés, dans la construction des routes. Par ailleurs, les ronds à haute limite élastique et à haute soudabilité sont particulièrement recherchés, car ils permettent précisément l'allégement des constructions et spécialement celle des éléments préfabriqués. De tels ronds sont également appréciés, lorsqu'ils présentent une bonne aptitude aux opération de pliage-dépliage ainsi que la possibilité d'être soudés sur chantier, même dans de mauvaises conditions climatiques (par exemple aux basses températures). Les différentes exigences exprimées actuellement par les utilisateurs, se traduisent donc par un certain nombre de qualités et propriétés que le fabricant a pour tâche de conférer aux ronds à béton, notamment une haute limite élastique, une bonne ductibilité, une adhérence améliorée, une bonne soudabilité et dans certains cas-une bonne résistance à la fatigue. On peut remarquer en passant que les caractéristiques exigées sont parfois incompatibles si l'on s'en tient aux procédés usuels de fabrication. Divers types d'aciers ont déjà été proposés pour satisfaire à ces exigences. On peut par exemple citer a) les ronds à béton en acier contenant de 0,28 t à 0,32 % C et 1,5 % Mn, refroidis à l'air à la sortie du laminoir. b) des ronds à béton de même nuance que ci-dessus mais avec une addition d'éléments "dispersoîdes", qui, suivant la teneur en carbone permettent soit d'augmenter la limite élastique de la nuance, soit à limite élastique égale, d'en améliorer la souda bilité. c) les ronds torsadés en acier doux par lesquels l'augmentation de résistance est obtenue par écrouissage. j Toutefois ces différents -aciers présentent à l'un ou à l'autre titre certains inconvénients. Les aciers repris sous a) et b) présentent une soudabilité d'autant,plus basse, que leur résistance à la rupture est plus élevée, -ce qui a pour effet de limiter vers le haut les valeurs de- résistance que l'on peut obtenir tout en conservant une valeur minimale pour la soudabilité. On a également observé que certains de ces aciers à hautes valeurs de résistance à la rupture présentaient parfois une résistance à la fatigue assez médiocre.Le prix de, revient de l'acier mentionné sous c) est supérieur à celui des deux aciers précités ; par ailleurs, ses propriétés de résistance, obtenues par écrouissage risquent d'être détériorées dans les zones affectées thermiquement par les soudures éventuelles. La présente invention a pour objet un procédé permettant d'éviter tous ces inconvénients. Le procédé objet de la présente invention est essentiellement caractérisé en ce que, à la sortie du laminoir délivrant l'acier sous forme de rond à béton, ledit acier est soumis à un traitement consistant en une trempe isotherme dans-le domaine bainitique. Il a été constaté qu'un tel traitement appliqué à un acier de composition appropriée permettait d'obtenir simultanément une résistance à la rupture et une ductibilité particulièrement élevées. Rappelons ici que soumettre un acier à une trempe isotherme bainitique consiste à refroidir brutalement cet acier, se trouvant à une température correspondant au domaine austénitique, jusqu'à une température correspondant au domaine bainitique et à le laisser se transformer entièrement à cette température. La mise en oeuvre du procédé de l'invention peut s'effectuer aisément de la manière suivante. A la sortie de la cage finisseuse, on dispose une série de rampes de refroidissement à-l,'eau, judicieusement espacées. Le rond à béton sortant du laminoir passe successivement sous chaque rampe où il est refroidi ; entre deux rampes successives le rond à béton traverse un espace à l'air libre d'une,longueur appropriée. Les dimensions et dispositions 'du dispositif de refroidissement dépendent de plusieurs facteurs et obéissent à un certain nombre de,critères généraux. Parmi ces facteurs, on peut citer - la composition de acier ; - le diamètre du rond - la vitesse de sortie du rond ors du train de laminoir ; - l'efficacité des rampes de refroidissement - les propriétés mécaniques désirées Les crSSres généraux auxquels l'installation doit répondre aomprennent notamment - éviter la trempe martensitique du rond, ce qui conditionne la longueur de chaque rampe et de chaque intervalle entre rampes - obtenir un gradient thermique aussi faible que possible entre peau et coeur - obtenir une vitesse moyenne de refroidissement du rond à béton supérieure à la vitesse critique de trempe bainitique de la nuance d'acier utilisée, mais inférieure à la vitesse de trempe produisant de la martensite - maintenir la température du rond aussi homogène que possible lorsque commence la transformation isotherme - le rond à béton ayant quitté les rouleaux convoyeurs faisant suite aux rampes, est dirigé sur une aire dite de refroidisse ment ; il y a lieu de ralentir la vitesse de ce refroidissement afin que la transformation de l'acier conserve le plus longtemps le caractère désiré. La figure ci-après donnée à titre d'exemple non limitatif montre le diagramme de refroidissement obtenu suivant l'inven tion pour un acier contenant 0,2 % C et 1,5 zone Les ordonnées sont graduées en degrès centigrades. Les abscisses indiquent le temps en secondes. L'acier se présente sous la forme d'un rond de 14 mm de diamètre, et est laminé à la vitesse de 7 m/sec. La zone 1 représente la zone des rampes de refroidissement La zone 2 représente la zone des rouleaux convoyeurs. La zone 3 représente l'aire de refroidissement. Le graphique représente à droite-les domaines (F) ferritique, (B) bainitique et (M) martensitique. Ces domaines sont limités par un trait interrompu renforcé (courbe CCT de l'acier considéré). Les courbes de la partie gauche de la figure représentent successivement 1 : la variation de la température à- coeur, 2 : la variation de la température moyenne, 3 : la variation de la température à 1 mmSouS la peau, 4 : la variation de la température en peau. On peut constater que dans les conditions opératoires réalisées, la transformation isotherme se trouve dans le domaine bainitique (partie 2 bis). -La courbe 3 présente une petite portion 5 sous la limite supérieure de la zone martensitique. Il y a donc apparition d'un faible pourcentage de martensite, qui cependant subit un revenu immédiatement après (partie 6). Les risques de tapure sont d'autant plus faibles que la teneur en C est petite. Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages parmi lesquels onpeut citer - Obtention d'une large gamme de résistance pour la même nuance d'acier, par simples modifications de la température de trempe bainitique. - Possibilité d'obtenir une même résistance au moyen d'un acier contenant moins de C, ce qui amèliore la soudabilité de l'acier. - Meilleure homogénéité dans le métal. - Strncture affinée, ce qui améliore la résistance à la fatigue. Tous ces avantages peuvent être obtenus sans augmenter les coûts de fabrication. La mise en oeuvre du procédé ne nSces- site que des transformations mineures dans le train de laminoir. R E V E N D I C A'T I O N S 10 Procédé pour la fabrication de ronds à béton en acier à haute limite élastique et à soudabilité améliorée, caractérisé en ce qu'à la sortie du laminoir delivrant l'acier sous forme de rond à béton, ledit acier est soumis à un traitement consistant en une trempe isotherme dans le domaine bainitique. 20 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on adopte une vitesse de trempe telle que la vitesse moyenne de refroidissement du rond est supéreure à la vitesse critique de trempe bainitique de la nuance d'acier utilisée, et inférieure à la vitesse critique de trempe produisant dé la martensite.