Brevet FR2125311A1 — publié le 19720929

î 2125311 La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour la fabrication de ronds à béton à haute limite élastique et à bonne soudabilité. Les tendances actuelles que l'on peut observer en matière de ronds à 5 béton présentent 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 10 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 celles des éléments préfabriqués. De tels ronds sont également appréciés, lorsqu'ils présentent une bonne apti-15 tude aux opérations 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 fa-20 bricant a pour tâche de conférer aux ronds à béton, notamment une haute limite élastique, une bonne ductilité, 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. 25 Divers procédés ont déjà été proposés pour la fabrication de barres satisfaisant à ces exigences. On peut par exemple citer l'addition à l'acier d'éléments "dispersoïdes", 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 soudabilité ; un autre procédé réside dans le torsadage des 30 ronds en acier doux pour lesquels l'augmentation de résistance est obtenue par écrouissage. Toutefois les différents procédés présentent à un ou à l'autre titre certains inconvénients. Dans le premier cas cité ci-dessus par exemple, les aciers présentent une soudabilité d'autant plus basse, que leur résistance à 35 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 72 03575 2 2125311 à la fatigue assez médiocre. Le prix de revient des barres torsadées est quant à lui supérieur à celui des aciers précités ; par ailleurs les propriétés de résistance obtenues par écrouissage risquent d'être détériorées dans les zones affectées thermiquement par les soudures éventuelles. 5 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, le dit acier est soumis à un premier refroidissement, à l'aide d'un 10 fluide tel que l'eau et/ou l'air, jusqu'à une température qui n'est pas inférieure à 750°C, refroidissement destiné principalement au contrôle de l'état de l'austénite et notamment de la grosseur du grain austënitique, en ce qu'on soumet ensuite la barre à un second refroidissement au moyen d'un liquide consistant en un fluide aqueux contenant en suspension et/ou en solution une ou 15 des substances dont la présence assure des conditions de transfert calorifique permettant de régler, au moins en partie, la transformation allotropique du produit, le dit liquide étant porté à une température supérieure aux trois quarts de sa température d'ébullition, exprimée en degrés centigrades. Suivant une variante avantageuse du procédé de l'invention, on règle 20 le second refroidissement de façon_à soumettre l'acier à une trempe bainitique, de préférence en refroidissant cet acier d'une façon continue. Suivant une modalité particulière du procédé suivant l'invention, le liquide utilisé pour le second refroidissement est une solution saline aqueuse, de préférence portée à sa température d'ébullition afin d'assurer une évacua-25 tion optimum de calories du rond et d'assurer la constance de la température et par suite des conditions de traitement du rond. Par ailleurs, la solution saline aqueuse peut contenir un ou plusieurs sels par exemple du tétraborate de sodium ou du silicate de soude. Pour une mise en oeuvre particulièrement avantageuse de l'invention, 30 on choisit un liquide de nature telle que son coefficient de transfert calo- p ri fi que soit compris entre 500 et 2.000 kilocalories par m , heure et °C pour une température superficielle de la barre d'environ 400°C ; par exemple, on peut utiliser une solution aqueuse contenant de 1 % à 10 % de tétraborate de sodium portée à l'ébullition. 35 Une autre modalité de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention, basée sur d'autres propriétés des substances utilisées, et qui s'avère particulièrement économique et d'une très grande facilité de mise en oeuvre pour le traitement des barres à béton, est caractérisée en ce que les 72 0B575 2125311 matières ^ises en solution dans le fluide aqueux sont au moins en partie des substances tensio-actives. Ces substances tensio-actives peuvent être d'origine naturelle ou ootenues synthétiquement. jans le cas d'utilisation de substances tensio-actives, le fluide 5 aqueux est également ae préférence porté à l'ébullition. Suivant l'invention, les substances tensio-actives en question peuvent être des palmitates, des stéarates ou des oléates de sodium ou de potassium. Suivant une autre mise en oeuvre préférentielle de cette variante particulière ae l'invention, on utilise des substances détergentes du type alcoyl-10 sulfonate de sodium. Il ne sort pas du cadre de la présente invention d'utiliser un mélange de plusieurs types de substances tensio-actives. Cette variante du procédé, objet de la présente invention, présente l'avantage de ne pas nécessiter de traitement de rinçage après le traitement 15 par le fluide aqueux, lorsque ce fluide ne comporte que des«substances tensio-actives en solution ; ceci constitue une économie importante dans les frais tant d'investissement que de mise en oeuvre. En outre, les quantités de substances à utiliser sont faibles - généralement de l'ordre de un millième en volume - et le coût de ces substances est 20 relativement faible. Enfin, on note encore à l'actif de cette variante du procédé faisant l'objet de l'invention, que les conditions de l'opération de refroidissement de la barre par le liquide - le transfert calorifique notamment - ne varient qu'insensiblement dans le cas de modifications, même importantes, de la teneur 25 en substances tensio-actives du fluide, par exemple si la quantité de matières présentes dans le fluide aqueux passe de 2 ou 3 millièmes à 1 % en volume. Des résultats particulièrement avantageux ont été obtenus en utilisant comme matière tensio-active, une substance tensio-active non ionique, obtenue par condensation d'oxyde d'éthylène sur des alcoylphénols. 30 La mise en oeuvre du procédé de l'invention peut s'effectuer aisément de la manière suivante. A la sortie ae 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 soumis à une première 35 phase ae refroiaissement ; entre deux rampes successives le rond à béton traverse un espace à l'air liore d'une longueur appropriée. Les dimensions et dispositions de ce premier dispositif de refroidissement aepenaent de plusieurs facteurs et notamment de la composition de l'acier, 72 03575 4 2125311 du diamètre du rond, de la vitesse de sortie du rond hors du train de laminoir ; de l'efficacité des rampes de refroidissement, des propriétés mécaniques désirées et de l'installation assurant le second refroidissement. Après une phase intermédiaire d'homogénéisation des températures, au 5 cours de laquelle la barre à béton circule sur un "refroidissoir" à l'air, la barre en question est soumise au second refroidissement de préférence par immersion dans une cuve contenant un bain aqueux répondant aux conditions définies plus haut (par exemple une solution aqueuse de 2 % de silicate de soude portée à 1'ébul1ition). 10 Le cas échéant, l'installation peut être pourvue des dispositifs per mettant un apport d'eau dans le bain au fur et à mesure de 1'évaporation qui se produit ; cet apport d'eau peut être réglé au moyen d'un système automatique de détection de l'élévation de température de la solution ou de la suspension. 15 Suivant une autre modalité de l'invention, le dit liquide est projeté sur la barre. La projection de ce fluide sur la barre peut être effectuée selon les besoins, à l'aide d'un ou plusieurs jets concentrés ou étalés. Dans tous ces cas, la direction des jets peut être différente de l'un à l'autre, notamment en vue d'homogénéiser le refroidissement du produit. 20 L'installation de refroidissement selon l'invention doit répondre à divers critères généraux et notamment : - éviter la trempe martensitique du rond, ce qui conditionne la longueur des rampes et des intervalles entre rampes ainsi que la température du bain; - obtenir un gradient thermique aussi faible que possible entre peau et coeur; 25 - obtenir une vitesse moyenne de refroidissement du rond à béton éventuellement supérieure à la vitesse critique de trempe bai ni tique de la nuance d'acier utilisée, mais en tout cas inférieure à la vitesse de trempe produisant de la martensite; - maintenir la température du rond aussi homogène que possible lorsque com-30 mence la transformation allotropique; - ralentir la vitesse de refroidissement du rond à béton ayant quitté le bain où a lieu la seconde phase du refroidissement afin que la transformation de l'acier conserve le plus longtemps possible le caractère désiré. Le procédé de l'invention présente de nombreux avantages parmi les-35 quels on peut citer la possibilité d'obtenir une large gamme de résistance pour la même nuance d'acier, par simples modifications de la température du bain aqueux, une meilleure homogénéité dans le métal, et éventuellement une structure affinée, ce qui améliore la résistance à la fatigue. 72 03575 5 2125311 Tous ces avantages peuvent être obtenus sans pratiquement augmenter les coûts de fabrication. La mise en oeuvre du procédé de l'invention ne nécessite que des installations mineures à ajouter à la sortie du train de laminoir. 5 Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 72 03575 6 2125311 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour la fabrication de ronds à béton,caractérisé en ce qu'à la sortie du laminoir délivrant l'acier sous forme de rond à béton, le dit acier est soumis à un premier refroidissement à l'aide d'un fluide tel 5 que l'eau et/ou l'air jusqu'à une température qui n'est pas inférieure à 750°C, refroidissement destiné principalement au contrôle de l'état de Vausténite et notamment de la grosseur du grain austénitique, en ce qu'on soumet ensuite la barre à un second refroidissement au moyen d'un liquide consistant en un fluide aqueux contenant en suspension et/ou en solution une ou des substances dont 10 la présence assure des conditions de transfert calorifique permettant de régler au moins en partie la transformation allotropique du produit, le dit liquide étant porté à une température supérieure aux trois-quart de sa température d'ébullition, exprimée en degrés centigrades. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ma-15 tières mises en solution dans le fluide aqueux sont au moins en partie des sels tels que le tétraborate de sodium et le silicate de soude, utilisés seuls ou en mélange. 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les matières mises en solution et/ou en suspension dans le fluide aqueux 20 sont au moins en partie une ou des substances tensio-actives d'origine naturelle ou synthétique telles qu'un palmitate, un stéarate ou un oléate de sodium ou de potassium, ou encore une substance tensio-active du type alcoyl-sulfonate de sodium, utilisées seules ou en mélange. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on 25 utilise comme matière tensio-active, une substance tensio-active non ionique, obtenue par condensation d'oxyde d'éthylène sur des alkylphénol s. 5.- Procédé suivant Tune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fluide aqueux contenant les substances en suspension et/ou en solution est porté à ébullition. 30 6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, carac térisé en ce que le premier refroidissement auquel on soumet le rond à béton sortant de la dernière cage de laminoir est un refroidissement rapide à l'eau ou à 1'air. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac-35 térisé en ce que le liquide assurant la transformation allotropique du produit est contenu dans une cuve. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dit liquide est projeté sur le rond à béton. 72 03575 7 2125311 9.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que au cours du second refroidissement du rond, on adopte une vitesse de refroidissement telle que la vitesse moyenne de refroidissement du rond est supérieure à la vitesse critique de trempe bainitique de la nuance d'acier utilisée, et inférieure à la vitesse critique de trempe produisant de la martensite. 10.- Rond à béton obtenu à l'aide des procédés selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.