Brevet FR2302340A1 — publié le 19760924

La présente invention est relative à un procédé pour traiter des produits en acier laminés, procédé applicable aussi bien aux ronds à béton, au fil machine, aux barres de section circulaire ou non, tous produits ci-après repris sous le vocable "ronds", qu'aux profilés constitués, soit essentiellement d'un fer plat, soit de plusieurs plats solidarisés entre eux, le vocable de "profilés' englobant également les laminés tels que les largets et meme les tôles. Les principales qualités que les utilisateurs réclament des produits en acier laminés sont, entre autres, une limite élastique aussi élevée que possible pour la nuance d'acier utilisée ainsi que, suivant le cas et l'usage auquel le produit est destiné, une résistance à la fatigue, une ductilité, une soudabilité, voire même une tréfilabilité satisfaisantes. A cette fin, le demandeur a déjà préconisé de soumettre le produit laminé, dès sa sortie de la cage finisseuse du laminoir, à un refroidissement approprié au moyen d'un fluide, de telle façon que l'on réalise une trempe martensitique et/ou bainitique de la couche superficielle de tout ou partie du produit ; en outre, il convient qu'à la sortie de la zone de refroidissement par le fluide, la partie non trempée du produit laminé se trouve à une température suffisante pour permettre, lors d'un séjour ultérieur à l'air, de réaliser un revenu de la couche superficielle de martensite et/ou de bainite. Le fluide de refroidissement utilisé pour la mise en oeuvre de ce procédé est généralement de l'eau, avec ou sans additifs habituels, des solutions aqueuses de sels minéraux, etc... , ce fluide peut également être un brouillard, obtenu par exemple en mettant de l'eau en suspension dans un gaz, ou encore un gaz, par exemple de la vapeur d'eau. Du point de vue pratique, le refroidissement désiré du produit laminé dépend du choix des dispositifs de refroidissement, (notamment du flux calorifique possible), et des caractéristiques de débit de ces dispositifs, par exemple des rampes de refroidissement. La présente invention a pour objet un procédé pour déterminer les conditions d'application de l'opération de trempe et auto-revenu de la couche superficielle de produits laminés, telle qu'il vient d'etre rappelé. Ce procédé est applicable même dans le cas où le refroidissement est effectué en plusieurs phases successives, séparées. chaque fois par une étape d'homogénéisation de la température superficielle, la dernière de ces phases permettant d'arriver à la trempe martensitique. En pratique, l'opération de trempe et auto-revenu en question est réalisée dans une installation dont les principaux éléments (cage finisseuse du laminoir et aire de refroidissement à l'air calme) sont à des emplacements déterminés et inamovibles, ce qui fixe la longueur disponible pour la zone de trempe. Ce n'est que plus rarement que l'on pourra adapter l'installation aux exigences éventuelles du processus. Cette opération est appliquée à un seul produit à la fois, produit dont on connait les dimensions, la composition de l'acier qui le constitue et, partant, le diagramme CCT (Continuous Cooling Transformation). La connaissance de ce diagramme permet de déterminer un certain nombre de conditions sous le respect desquelles va s'appliquer le traitement du produit, en ltoccurence la température de formation de martensite et le temps maximum dont on dispose pour réaliser la trempe superficielle, notamment à la profondeur voulue ; à cet effet, on tient d'ailleurs compte de la vitesse et de la température du produit laminé à sa sortie de la dernière cage du laminoir, qui sont également des données généralement connues du processus. On peut encore compléter les données en établissant les courbes donnant l'évolution des températures d'une part en surface et d 'autre part au coeur du produit laminé soumis au traitement de trempe et auto-revenu ; ceci permet d'évaluer la quantité de calories à évacuer tout en facilitant le con trolle de l'extraction des calories en question par les dispositifs de refroidissement. Le procédé, objet de la présente invention, est caractérisé en ce que, à partir des caractéristiques connues du produit à traiter et des caractéristiques connues de l'installation de laminage et de traitement du produit, on détermine les caractéristiques des dispositifs de refroidissement et les débits de fluide appliqués par ces dispositifs. Ces fluides, comme déjà signalé plus haut, peuvent etre de l'eau, avec ou sans additifs habituels, des solutions aqueuses de sels minéraux, etc..., un brouillard obtenu par exemple en mettant de l'eau en suspension dans un gaz, ou encore un gaz, tel que de la vapeur d'eau, ceux-ci étant éventuellement insufflés à très grande vitesse, meme supersonique. Suivant une mise en oeuvre particulière du procédé de l'invention, on choisit les dispositifs de refroidissement et les débits de fluide refroidisseur, en utilisant les diagrammes donnant, pour chaque dispositif, l'évolution du flux calorifique en fonction de la température à la surface du produit, pour un certain nombre de débits possibles. Suivant une modalité avantageuse de mise en oeuvre du procédé, on choisit les dispositifs de refroidissement et les débits de fluide refroidisseur, en utilisant un diagramme donnant l'évolution de la limite élastique (Re) visée pour le produit, en fonction de la durée de séjour (ts) du produit dans la zone de trempe, pour différentes valeurs du flux calorifique. On peut ainsi, suivant l'invention, délimiter sur le diagramme (Re > ts) une zone au-dessus d'une limite élastique minimum, où les courbes correspondant à des flux calorifiques différents (dus soit à des débits différents dans un meme dispositif de refroidissement, soit à des dispositifs de caractéristiques différentes) fournissent des valeurs de flux calorifique au droit d'une valeur t5, propres à des appareils et à des débits déterminés. Le choix de l'appareil est alors effectué, suivant l'invention, en sélectionnant le flux calorifique le meilleur pour le débit de liquide le plus faible. Dans le cadre des valeurs des paramètres déterminés par la méthode ci-dessus, et pour fixer les conditions de laminage des produits de section circulaire, il a été trouvé avantageux de choisir un temps de séjour dans la ra me de refroidissement satisfaisant à la relation 0,04 d du rond laminé (en mm) et t5 la durée (en secondes) du séjour dans la rampe de refroidissement. A partir de cette relation, et compte tenu de la vitesse, éventuellement imposée, avec laquelle le produit sort de la dernière cage du laminoir, il serait souhaitable de pouvoir déterminer la longueur de la rampe qui doit être installée pour traiter le rond en question. Suivant l'invention, et dans le cas particulier des ronds, on détermine ladite longueur de la rampe de trempe en considérant que la courbe donnaht l'évolution du flux calorifique en fonction de la température à la surface du produit est la même, quel que soit le diamètre du rond traité pour une installation et un débit d'eau donnés ; on peut en outre poser, comme condition au calcul des caractéristiques de la rampe à définir, que le débit de fluide de trempe doit être tel que le refroidissement conduise à un même pourcentage de martensite, quel que soit le diamètre du rond. Dans les conditions qui viennent d'être précisées, une variante avantageuse du procédé de l'invention est caractérisée en ce que le débit d'eau utilisé pour la trempe du rond dans la rampe est lié à la longueur de ladite rampe par la relation 65 Q REVENDICATIONS 10/ Procédé pour traiter des produits laminés, dans lequel on soumet le produit laminé, dès sa sortie de la cage finisseuse du laminoir, à un refroidissement approprie au moyen d'un fluide, de telle façon que l'on réalise une trempe martensitique et/ou bainitique de la couche superficielle de tout ou partie du produit, la partie non trempée du produit laminé restant à une température suffisante pour permettre, lors d'un séjour ultérieur à l'air, de réaliser un revenu de la cou che superficielle de martensite et/ou de bainite, c a r a c t é r i s é en ce que, à partir des caractéristiques connues de l'installation de traitement et du produit à traiter, on détermine les caractéristiques des dispositifs de refroidissement et les débits de fluide appliqués par ces dispositifs. 2 / Procédé suivant la revendication 12 e a r a c t é r i s é en ce que le fluide de refroidissement utilisé est de l'eau, avec ou sans additifs, ou des solutions aqueuses de sels minéraux, ou un brouillard obtenu en mettant de l'eau en suspension dans un gaz, ou un gaz tel que de la vapeur d'eau. 30/ Procédé suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'on choisit les dispositifs de refroidissement et les débits de fluide refroidisseur, en utilisant les digrammes donnant, pour chaque dispositif, l'évolution du flux calorifique en fonction de la température à la surface du produit, pour un certain nombre de débits possibles. 40/ Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 > 2, ou 3, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que, dans le cas où le profilé à traiter est un rond, on détermine le débit d'eau à utiliser pour la trempe en ronction de la relation 65 dans laquelle Q est le débit d'eau appliqué au rond (en m3/h) et 1 la longueur de la rampe (en m). 5 / Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que l'on choisit les dispositifs de refroidissement et les débits de fluide refroidisseur, en utilisant un diagramme donnant ltévolution de la limite élastique (Re) visée pour le produit, en fonction de la durée de séjour (ts) du produit dans la zone de trempe, pour différentes valeurs du flux calorifique. 60/ Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, prise isolément, c a r a c t é r i s é en ce que, lorsque le profilé à traiter est un rond, on choisit une durée de séjour dans la rampe de trempe satisfaisant à la relation 0,04 t5 la durée du séjour (en secondes).