Brevet FR2503187A1 — publié le 19821008

Procédé et dispositif de recuit et de trempe au défilé pour éléments métalliques allongés en aciers fins ou spéciaux La présente invention concerne un procédé de recuit et de trempe au défilé pour éléments métalliques allongés en aciers fins ou spéciaux à structure austénitique, comprenant au moins une opéra- tion de recuit par apport externe de chaleur sous atmosphère réduc- trice ou neutre, et une opération de trempe par contact avec une circulation d'un fluide de refroidissement. Elle s'applique plus particulièrement au recuit et à la trempe au défilé d'éléments élec- triques blindés comportant au moins une âme conductrice, un enrobage à isolant minéral et une gaine extérieure en acier fin ou spécial à structure austénitique. Elle s'étend en outre à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le brevet français n0 2 227 332 de la Demanderesse décrit un procédé de traitement thermique pour éléments électriques blindés à isolant minéral sous gaine en acier inoxydable, entre deux étirages successifs des éléments à partir d'une ébauche, qui s'effectue au défilé de l'ébauche et se décompose en trois phases consécutives, le recuit des gaines, par chauffage à haute fréquence, le recuit des âmes du câble dans une enceinte thermiquement contrôlée, avec trans- mission de la chaleur des gaines jusqu'aux âmes et éventuellement apport supplémentaire de chaleur, et la trempe des gaines et des âmes par une circulation d'eau au contact des gaines. Un tel procédé, qui convient bien pour le recuit et la trempe d'éléments métalliques allongés en un acier à structure austénitique bien déterminée, est difficile à adapter au recuit et à la trempe d'éléments métalliques en des nuances différentes d'acier à struc- ture austénitique, ou de diamètre et d'épaisseur variables. On a constaté parfois une trempe insuffisante de l'acier, amenant l'apparition en certains points de structures ferritiques ou celle de grossissements anormaux des cristaux, réduisant les caractéris- tiques mécaniques et pouvant entraîner des cassures lors de traitements mécaniques ultérieurs. 2503 1 87 -2- La présente invention a pour but de remédier à ces incon- vénients, et de procurer un procédé et un dispositif de recuit et de trempe de tels éléments métalliques allongés, qui soit facile à régler selon la nuance de l'acier, son diamètre et son épaisseur, et qui évite tout danger d'apparition d'une structure ferritique ou de cristaux de grosseur anormale. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on règle le débit et la température du fluide de refroidissement de façon que les éléments ne subissent aucune transformation de leur structure austénitique au cours de leur trempe. On effectue de préférence l'apport externe de chaleur par effet Joule. Lorsque le procédé est appliqué au recuit et à la trempe d'élé- ments électriques blindés comportant au moins une âme conductrice, un enrobage à isolant minéral et une gaine extérieure en acier fin ou spécial à structure austénitique, on effectue de préférence simulta- nément le recuit de la gaine et de l'âme. Le dispositif de l'invention, comprenant un moufle longitudinal pour chaque élément métallique allongé, au moins un four de recuit sous atmosphère réductrice ou neutre et un appareil de trempe par contact avec un circuit de fluide de refroidissement, est caractérisé en ce que ce circuit comprend des moyens de contrôle de la température d'entrée et du débit du fluide de refroidissement tels que les éléments métalliques allongés ne subissent aucune transformation de leur structure austénitique au cours de la trempe. Dans le cas du recuit et de la trempe au défilé d'éléments électriques blindés comportant au moins une âme conductrice, un enrobage à isolant minéral et une gaine extérieure en acier fin ou spécial à structure austénitique, le dispositif comporte de préférence un four unique de recuit simultané de la gaine et de l'âme à résistances externes aux moufles. Celles-ci sont disposées avanta- geusement perpendiculairement à la direction de défilement des éléments métalliques allongés, et parallèlement entre elles. Des résistances particulièrement appropriées sont constituées par des barreaux en carbure du silicium. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence à la 03 18 7 3 3- figure unique du dessin annexé, un dispositif de recuit et de trempe d'éléments électriques blindés au cours de la fabrication de résis- tances blindées à isolant minéral comprimé en magnésie supportant des températures de fonctionnement élevées, du type commercialisé par la Demanderesse sous la marque "Pyrotenax". Dans la figure schématique en perspective, les ébauches d'éléments électriques blindés, telles que 1, 2, 3, 4, tirées par des trains de galets tels que 24, pénètrent à l'entrée du four de recuit 9 dans des moufles tels que 5, 6, 7, 8............ L'enceinte du four n'a pas été représentée pour plus de clarté, et on voit les barreaux résistants chauffants 10, 11, 12 disposés sur la voûte du four, et perpendiculaires à la direction de défilement des ébauches. Cette disposition assure une grande homogénéité de chauffage des ébauches. Elle permet en outre de changer en cours de fonctionnement un barreau chauffant défectueux. De l'hydrogène destiné à former une atmosphère réductrice est intro- duit dans les tubes à la sortie du four de recuit par des raccords tels que 15, un seul étant représenté. L'hydrogène s'écoule en con- tre-courant des éléments électriques, du fait que la circulation d'eau dans l'appareil de trempe s'oppose à son écoulement dans l'autre sens. Il vient s'échapper à l'autre extrémité, o il est brûlé (flamme 15A). Il pourrait bien entendu le cas échéant être récupéré et recyclé. En aval du four de recuit, les moufles 5, 6, 7, 8 sont raccordés aux moufles 17, 18, 19, 20 de l'appareil de trempe 16 par des joints 17A, 18A, 19A, 20A........ Ces moufles sont alimentés en eau de refroidissement à leurs deux extrémités par des injecteurs schématiquement représentés en 21, 22 pour le moufle 20. Des injec- teurs tels que celui décrit et représenté dans le brevet français n0 2 227 332 conviennent à cet effet, et ils ne seront donc pas décrits en détail. L'eau de refroidissement s'écoule dans chaque moufle vers le milieu de celui-ci, o elle forme joint d'eau et s'évacue par un conduit tel que 23. Le fonctionnement de l'appareil est le suivant. Dans le four de recuit, les ébauches sont portées à une tempé- 0318? 7 - 4- rature assurant la récupération de leurs caractéristiques mécaniques après l'écrouissage dû à l'étirage antérieur. Le four est de longueur suffisante pour que l'échauffement se propage suffisamment de la gaine à l'âme des ébauches à travers l'isolant minéral. A l'entrée des ébauches dans l'appareil de trempe, la gaine se refroidit brutalement au contact de l'eau de refroidissement. L'âme se refroidit par contre plus lentement. La longueur de l'appareil de trempe est telle que l'âme soit aussi ramenée à une température voisine de l'ambiante à sa sortie. L'ébauche est alors prête ou pour une nouvelle opération d'étirage, ou pour être livrée en l'état. La présente invention s'étend aussi au recuit et à la trempe au défilé pour tubes, barres ou profilés en aciers fins ou spéciaux nécessitant après recuit une hypertrempe, pour éviter par exemple la formation de phase sigma. Bien que le procédé et le dispositif qui viennent d'être décrits en détail en référence à la figure du dessin paraissent les formes de réalisation préférables de l'invention, on comprendra que diverses modifications pouvent leur être apportées, certains organes du dispositif pouvant notamment être remplacés par d'autres qui joueraient un rôle technique analogue. En particulier, le chauffage dans le four de recuit pourrait être assuré par des brûleurs. 250318 7 - 5- REVENDICATIONS 1/ Procédé de recuit et de trempe au défilé pour éléments métalliques allongés en aciers fins ou spéciaux à structure austénitique, comprenant au moins une opération de recuit par apport externe de chaleur sous atmosphère réductrice ou neutre, et une opération de trempe par contact avec une circulation d'un fluide de refroidis- sement, caractérisé en ce que l'on règle le débit et la température du fluide de refroidissement de façon que les éléments ne subissent aucune transformation de leur structure austénitique au cours de la trempe. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue l'apport externe de chaleur par effet Joule. 3/ Procédé selon les revendications 1 ou 2, pour éléments électri- ques blindés comportant au moins une âme conductrice, un enrobage à isolant minéral et une gaine extérieure en acier fin ou spécial à structure austénitique, caractérisé en ce que l'on effectue simulta- nément le recuit de la gaine et de l'âme. 4/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un moufle longitudinal (1, 2, 3, 4) pour chaque éléments métallique allongé, au moins un four de recuit sous atmosphère réductrice ou neutre (9) et un appareil de trempe par contact avec un circuit de fluide de refroidissement, caractérisé en ce que le circuit de fluide de refroidissement comprend des moyens de contrôle de la température d'entrée et du débit du fluide de refroidissement tels que les éléments métalliques allongés ne subissent aucune transformation de leur structure austénitique au cours de la trempe. / Dispositif selon la revendication 4, pour le recuit et la trempe au défilé d'éléments électriques blindés comportant au moins une âme conductrice, un enrobage à isolant minéral et une gaine extérieure en acier fin ou spécial à structure austénitique, caractérisé en ce qu'il comporte un four unique de recuit simultané de la gaine et de l'âme à résistances (10, 11, 12, 13, 14) externes aux moufles (1, 2, 3, 4). 6/ Dispositif selon les revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que 250318 7 - 6 - les résistances sont disposées perpendiculairement à la direction de défilement des éléments métalliques allongés, et parallèlement entre elles. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les résistances sont formées par des barreaux en carbure de silicium.