Brevet FR2339674A1 — publié le 19770826

La présente invention concerne une installation de patentage de matériaux a base d'acier en fil ou bande a section droite circulaire ou autre, dans un métal fondu maintenu en circulation, de préférence du plomb ou du zinc fondu. On connait des installations de patentage avec différents systèmes de fonctionnement et formes de construction. Le patentage représente un traitement thermique caractéristique pour les fils et bandes d'acier, qui, comparé a l'état recuit, confère au matériau une capacité plus grande d'étirage & froid. Le but principal du procédé consiste en ce que la structure du matériau est amenée un état homogène dans lequel il se produit une perlite (sorbite) à structure lamellaire fine.Le problème posé peut être résolu par le fait que le fil ou la bande est amené temporairement une température dépassant la valeur Àé3 (900-1070"C) et en ce qu'il est ensuite refroidi rapidement dans un réfrigérant entre 440 et 5200 C. La durée de séjour du matériau a base d'acier dans le réfrigérant est déterminée par la teneur en carbone, de façon que l'austénite formée a 900-10700C soit transformée en perlite sans résidu avec refroidissement isotherme. Comme réfrigérant, on utilise par exemple du plomb, du zinc ou un bain de sel, éventuellement de l'air (avec le zinc comme réfrigérant, on obtient en même temps un recouvrement métallique). La température du réfrigérant est déterminée de façon qu'elle soit a 10-150C en dessous de la limite inférieure de la température de formation de la perlite sur la courbe de transformation isotherme du matériau pour une teneur donnée en carbone. Pour obtenir la structure homogène du matériau, il est parti culièrement important d'assurer dans l'espace et dans le temps la température indiquée ci-dessus, ainsi que le refroidissement isotherme du bain réfrigérant de métal fondu. Les réfrigérants indiqués présentent des facteurs de transmission de chaleur très différents, de sorte qu'au cours du refroidissement il se produit différentes vitesses de refroidissement et la structure du maté- riau qui se forme dépend de leur déroulement dans le temps. Le meilleur résultat peut être obtenu avec un bain de plomb, le plus mauvais avec un refroidissement a l'air. Pour la fabrication de produits finis a base d'acier 9 haute résistance a la déchirure et des valeurs élevées pour les autres propriétés mécaniques, on utilise exclusivement le patentage au plomb; par l'utilisation du même procédé de patentage, on peut obtenir, au cours de la transformation à froid qui fait suite au traitement thermique, la plus grande diminution de section.Compte tenu des avantages ci-dessus, c'est le plomb qui, dans le patentage, s'est le plus développé comme réfrigérant. On connait deux installations fondamentales pour la réalisation du procédé de patentage; dans l'un des groupes d'installation, on utilise un procédé d'immersion où le patntage se déroule en trempant, dans le bain de métal fondu de refroidissement, les bandes d'acier mises en faisceaux et dont la température atteint 900-1070 C; après que le temps nécessaire pour la transformation de la structure du matériau est écoulé, le faisceau est soulevé. A l'autre groupe d'installationsmettant en oeuvre un procédé de patentage sensiblement plus productif appartiennent des installations qui travaillent selon un système de transfert en continu. Ici, les fils ou bandes d'acier a patenter sont introduits dans le bain de métal fondu réfrigérant par basculement à l'aide d'éléments mécaniques de guidage et ils traversent le bain. Dans les installations de patentage au plomb travaillant selon le système de traversée, la quantité de chaleur importante introduite par le matériau à base d'acier provoque dans le premierqttzt du bain de plomb un fort réchauffement local; par suite de ce phénomène, le taux de refroidissement est abaissé parce que le bain de plomb perd son caractère de réfrigérant isotherme.Pour éliminer le phénomène, on refroidit la zone de réchauffement selon différents systèmes, par exemple en utilisant un refroidissement d'air extérieur, en introduisant au travers des tubes plongeant dans le bain un réfrigérant maintenu en circulation et!ou en mettant le bain en mouvement par des moyens mécaniques. l'agitation du bain est réalisée à l'aide d'une pompe centrifuge ou de pompes d'autres types qui présentent des éléments d'entratnement mécanique; dans un seul bain, on utilise généralement plusieurs pompes. Le plomb liquide à faire circuler est conduit à l'emplacement à refroidir à l'aide de tubulures amenées à l'extérieur ou correspondant à la hauteur du bain. Une caractéristique commune des pompes mécaniques consiste en ce qu'elles ne peuvent être mises en fonctionnement ou arrêtées que pour un état liquide du bain, parce que les éléments d'entraînement des pompes, à cause de l'augmentation des viscosités ou de la solidification due au refroidissement du bain ne peuvent être mis en mouvement que difficile- ment ou même pas du tout; ces phénomènes conduisent à des avaries ou à des ruptures des moteurs d'entraînement. De la même façon la réparation(ou l'échange) des pompes mécaniques avariées ne peut être entreprise qu'à l'état liquide du bain fondu car le soulèvement des pompes mécaniques hors du bain solidifié est soumis à une impossibilité. Après soulèvement hors du bain fondu, la réparation de la pompe mécanique ne peut être entreprise qu'après son refroidissement. Le mode de fonctionnement des pompes mécaniques est influencé défavorablement par le fait quelles fonctionnent à des températures élevées et sont soumises à une forte usure, les éléments constitutifs de la pompe se détruisant rapidement, et que de plus il faut pour l'entraînement des moteurs électriques spéciaux avec des enroulements résistant à la chaleur. La puissance d'entraînement des pompes centrifuges-ou autres pompes à éléments mécaniques d'entraînement est limitée, la régulation de la puis sance d'entraînement ne peut pas être résolue de façon simple. Par l'utilisation de l'installation conforme à l'invention de systèmes de transfert en continu servant à la mise en oeuvre du procédé de patentage dans un métal fondu maintenu en circulation, on peut éviter les inconvénients caractéristiques des installations à pompes mécaniques tout en obtenant en même temps de nouveaux avantages aussi bien du point de vue technologique que de la forme de construction. Dans l'installation de l'invention, avec laquelle le patentage est réalisé dans unnétal fadr aIrLtenii encirculation, le métal fondu est maintenu en mouvement par l'utilisation d'une pompe chauffante de circulation sans aucune pièce mobile. La répartition des températures à l'intérieur du métal fondu est très favorable, indépendamment de la vitesse de passage avec laquelle le patentage se déroule. Si celui-ci se produit avec une vitesse de passage plus faible, la quantité de chaleur introduite par les fils ou bandes d'acier est plus petite que celle qui est perdue par le bain par- des moyens naturels, donc le chauffage du bain est indispensable. Une partie du chauffage est assurée par la pompe chauffante de circulation, le métal fondu traversant le canal est chauffé par voie inductive et/ou par le courant s'écoulant dans le métal fondu - le volume total du bain traverse le canal en quelques minutes ce qui fournit au métal fondu la répartition spatiale et temporelle de température. Par contre, si le patentage se produit avec une vitesse de passage élevée, la quantité de chaleur délivrée au bain par les bandes ou fils d'acier est plus grande que la quantité de chaleur perdue par voie naturelle par le bain, de sorte qu'il faut établir un refroidissement. La répartition favorable de chaleur dans le temps et dans ltespace est assurée par la pompe chauffante de circulation et par le système de refroidissement contre-courant installé dans le canal et/ou dans l'élément de fermeture du circuit magnétique. La pompe chauffante de circulation branchée quand le bain est froid prend part au réchauffement du bain. La quantité de métal fondu traversant le canal peut être niulée de façon électrique et être ajustée de façon optimale à chaque état de fonctionnement du procédé de patentage. L'enroulement qui est la seule partie dans laquelle des avariessasut possibles est en dehors du bain, de sorte qu'il peut être facilement réparé ou échangé, que le bain métallique soit chaud ou froid. L'invention concerneuseinstallation de patentage dans laquelle cette opération se déroule dans un métal fondu, de préférence plomb ou zinc maintenu en circulation, et eîle s'adapte particulièrement au patentage d'déments a base d'acier, tels que des fils ou bandes avec une section droite circulaire ou de toute autre forme. L'installation peut être caractérisée par le fait que la pompe de métal fondu assurant l'écoulement constitue, aussi bien au point de vue construction qu'au point de vue fonctionnement, un élément organique de l'installation de patentage. D'autres caractéristiques et avantages de Enwntnn seront miaar oanpis a la lecture-de la description qui va suivre et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente la projection horizontale de l'installation de patentage de l'invention, en vue de dessus, - la figure 2 représente la coupe A de l'installation de la figure 1, et - la figure 3 représente la coupe B de l'installation de la figure 1. Le réservoir 4 contenant le bain de métal fondu chauffé à 11aide de corps chauffant53 (électriquement ou au gaz) et muni de la maçonnerie de four 2 est disposé dans l'espace 1. Les éléments d'acier à patenter sont entraînés par des rouleaux 5 pour la mise au bain de patentage ou pour l'extraction. Lesdits rouleaux peuvent à l'aide d'un bâti 6 support de rouleau, être sortis du bain ou plongés dans celui-ci. Le mouvement du métal fondu est réalisé par la pompe à métal fondu qui se compose des parties suivantes : les pièces polaires ferromagnétiques 7 et 10 à enroulement, les éléments ferromagnétiques 8, 11, évidés non feuilletés, pour la fermeture du circuit magnétique, les entretoises 9, 12 fabriquées à partir d'un matériau antimagnétique, les plaques antimagnétiques 13, 14 qui constituent une partie des côtés du récipient 4 contenant le bain, enfin > les canaux à métal fondu (qui sont limités par les éléments 8, 11 du circuit magnétique, par les entretoises 9, 12 et par les plaques 13 > 14). L'écoulement du métal fondu dans les canaux ci-dessus décrits est dû å ltinteraction entre le champ magnétique produit par les pièces polaires 7, 10 (qui sont alimentées en tension alternative triphasée) et les courants de Foucault induits dans lesdits canaux. Les cavités dans les éléments de fermeture 8 Il du circuit magnétique sont constituées de façon que l'écoulement du réfrigérant pourrait s'y produire sans obstacle de façon que lesdits éléments de fermeture du circuit magnétique forment avec le métal fondu en écoulement un système de refroidissement a contre-courant. Mais cette solution n'est nécessaire que si la vitesse de transfert est élevée ou si le patentage se fait.à haute température, par exemple 10700C, c'est-à-dire que la quantité de chaleur introduite dans le bain par les éléments à base d'acier est suffisamment grande pour que l'évacuation de la chaleur par les voies naturelles soit impossible. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées à l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Installation de patentage pour patenter des éléments à base d'acier, de préférence des fils et bandes à section droite circulaire ou autre, dans un métal fondu maintenu en circulation, de préférence du plomb ou du zinc, qui comporte un réservoir contenant le métal fondu chauffé, une maçonnerie entourant le récipient, des rouleaux de guidage plongeant dans le métal fondu et une pompe à métal fondu produisant l'écoulement de celui-ci, caractérisée en ce que la pompe å métal fondu est constituée par les pièces polaires ferromagnétiques a enroulement, par l'élément ferromagnétique servant à l'échange de chaleur et à la fermeture du circuit magnétique, par les entretoises non magnétisables ainsi que par le canal qui est limité par l'élément de fermeture du circuit magnétique, par la paroi latérale non magnétisable du récipient de métal fondu et par les entretoises.