Brevet FR2053414A1 — publié le 19710416

La présente invention est relative à la fabrication de fil d'acier et plus précisément elle concerne un procédé de traitement thermique du fil machine. Actuellement, les fils d'acier qui doivent présenter une résistance élevée, tels les fils de précontrainte de béton, les câbles d'ascenseurs, de ponts suspendus, subissent, au cours de leur fabrication, deux traitements thermiques distincts, le prépatentage et le patentage intermédiaire. Dans certains cas, le prépatentage peut être supprimé, moyennant toutefois un refroidissement adéquat à la sortie du laminoir. Cependant, même les procédés les plus modernes de fabrication de fil d'acier ne permettent qu'exceptionnellement de supprimer l'opération de patentage. Pour autant que le demandeur en soit informé, il n'existe actuellement aucun procédé industriel de fabrication de fil d'acier du type mentionné, ci-dessus ne comportant pas cette opération. Celle-ci présente cependant un certain nombre d'inconvénients dont les principaux sont - la nécessité de disposer d'un bain de plomb qui doit, en raison des dangers qu'il présente, être situé dans un atelier spécial et faire l'objet de précautions particulières - l'obligation de transporter les bobines de fil depuis le banc de tréfilage jusqu'au bain de patentage et de celui-ci en retour au banc de tréfilage. I1 y a donc rupture de la continuité du pro cessus et accroissement des frais de manutention - le chauffage à température relativement élevée (environ 9000C), avec comme conséquence une oxydation importante du fil - l'impossibilité d'appliquer ce traitement à des bobines de fil celui-ci doit être déroulé, ce qui exige des installations lon gues et coûteuses. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Le procédé, objet de la présente invention, destiné à produire du fil d'acier présentant d'excellentes propriétés mécaniques, est essentiellement caractérisé en ce que l'on fait subir au fil machine au moins une série de passes de tréfilage à froid provoquant une réduction de section de 60 à 80 t, en ce que l'on soumet ensuite à un recuit de sphéroldisation, en ce mulon le refroidit jusqu'à la température convenant pour effectuer l'opération de tréfilage final et en ce qu'on l'amène, par tréfilage à froid, au diamètre final désiré. Le patentage effectué jusqu'à présent au cours de la fabrication de fil d'acier confère à ce dernier une structure perlitique lamellaire, dont la finesse conditionne l'aptitude de l'acier à la déformation par tréfilage. Cette "tréfilabilité" ainsi que les propriétés finales du fil tréfilé dépendent de la taille et de la distribution des lamelles de perlite, ainsi que de la finesse du grain austénitique primaire. Le demandeur n'a connaissance d'aucun procédé de fabrication de fil d'acier, dans lequel on provoque la transformation de la perlite lamellaire en perlite globulaire. La raison en est que la sphéroldisation de la perlite lamellaire non déformée nécessite un traitement thermique de longue durée (jusqu'à 24 heures) à une température oscillant autour du point de transformation Ac1. Le coût d'une telle opération est très élevé et son application à la fabrication de fil d'acier grèverait d'une façon prohibitive le prix de revient du fil. On a toutefois constaté qu'après une première déformation à froid, la sphéroidisation de la perlite se trouve considéraclement accélérée, et c'est sur cette constatation qu'est basé le procédé de l'invention. La figure 1 donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif, permet de se rendre compte de l'ordre de grandeur du temps, qui selon l'invention, est suffisant pour provoquer l'apparition d' une perlite globulaire sur un fil écroui par un premier tréfilage. Comme cette figure 1 l'indique, le chauffage rapide de l'acier écroui laisse apparaître une première transformation de recristallisation du grain et de sphéroidisation (début en 1 et fin en 2). La transformation allotropique de l'acier se passe à des températures plus élevées ; elle débute en 3 pour se terminer en 4 ainsi que le montre la figure. Pour chaque nuance d'acier, il convient de porter le fil à une température aussi élevée que possible mais inférieure au seuil inférieur 3 de la zone de transformation allotropique de l'acier. Un des objets de l'invention est donc de procurer un procédé de fabrication de fil d'acier dans lequel, après lui avoir fait subir une réduction de section de 60 à 80 t, on soumet le fil d'acier a un recuit convenant pour lui à assurer la formation de perlite globulaire (opération dite sphéroidisation). Le refroidissement subséquent et les passes de tréfilage finales sont exécutés de façon connue. Ce nouveau procédé présente plusieurs avantages importants, par rapport au procédé habituel comprenant une opération de patentage. En premier lieu, le bain de plomb peut être supprimé. Ensuite, la température de traitement étant moins élevée, l'oxydation du fil est beaucoup moins importante. Enfin, ce traitement peut être appliqué à des bobines de fil, compactes ou expansées, ce qui permet de réduire de façon notable les dimensions de l'installation de traitement. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de fil d'acier en continu, dans lequel on fait subir au fil une première série de passes de tréfilage destinées à fractionner la perlite lamellairè, on le porte ensuite rapidement (2 à 4 secondes) par induction ou par effet Joule, à la température de sphéroidisation, on le refroidit rapidement puis on effectue les passes finales de tréfilage. La figure 2 annexée représente schématiquement et à titre purement exemplatif et non limitatif, les étapes successives de la fabrication de fil d'acier selon le procédé de la présente invention. Le fil venant du laminoir est débobiné en 1, puis il subit en 2 une première série de passes de tréfilage au cours desquelles la perlite lamellaire est fractionnée. On a prévu en 3 un accumulateur de fil pour petmettre le réglage de la vitesse de passage dans les dispositifs suivants, sans modifier la vitesse du tréfilage qui précède. Le fil traverse ensuite les dispositif de chauffage rapide 4 et de refroidissement rapide 5, puis il pénètre dans un second accumulateur de fil 6. Il subit ensuite en 7 les passes finales de tréfilage, puis il est rebobiné en 8. Selon l'invention, le procédé de fabrication de fil d'acier en continu peut comporter une seconde phase de tréfilage et de traitement thermique par exemple après le passage du fil dans le second accumulateur 6, afin de parfaire la sphéroidisation de la perlite. REVENDICATIONS 10 Procédé de fabrication de fil d'acier à haute résistance, c a r a c t é r i s é en ce que l'on soumet le fil d'acier laminé à au moins une série de passes de tréfilage à froid, en ce qu'on le soumet ensuite à un recuit de sphéroidisation, en ce qu' on le refroidit jusqu a une température convenant pour effectuer l'opération de tréfilage final, et en ce qu'on lui donne la dimen? sion finale désirée par tréfilage à froid. 20 Procédé de fabrication de fil d'acier selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que par le tréfilage à froid initial, on provoque une réduction de 60 à 80 t de la section du fil. 30 Procédé de fabrication de fil d'acier selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, c a r a c t é r i s é en ce que le recuit de sphéroldisation consiste en un chauffage rapide à une température aussi élevée que possible mais inférieure au seuil inférieur de la zone de transformation allotropique et en ce que le refroidissement subséquent débute le plus rapidement possible et de préférence instantanément après l'élévation du fil à la température désirée. 40 Procédé de fabrication de fil d'acier selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, c a r a c t é r i s é en ce que l'on applique le.procédé décrit à un fil en bobines compactes ou expansées. 5 Procédé de fabrication de fil d'acier, c a r a c t ér i s é en ce que le fil d'acier est déroulé en continu, en ce que l'on fait subir au fil une première série de passes de tréfilage à froid provoquant une réduction de section de 60 à 80 t, en ce que l'on porte rapidement le fil à la température de sphéroldisation, en ce que l'on refroidit rapidement le fil jusqu'à une température prédéterminée, en ce qu'on lui fait subir une série finale de passes de tréfilage à froid pour lui donner la dimension désirée et en ce que l'on rebobine le fil en continu. 6" Procédé de fabrication de fil d'acier, selon la revendication 5, c a r a c t é r i s é en ce que, après le refroidissement rapide, on répète au moins une fois les opérations de tréfilage à froid, de chauffage et de refroidissement rapides, afin de parfaire la sphéroidisation de la perlite, après quoi on fait subir au fil les passes finales de tréfilage à froid et on le rebobine en continu.