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; W O 91/04345 PCT/FR90/00592
~.J~ 3 1 .i
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PROCEDES ET DISPOSITIFS PERMETTANT DE TRAITER THERMIQUE~ENT DES FILS
METALLI~UES EN LES FAISANT PASSER SUR DES CA~ESTANS.
L'invention conoerne les procédés et les dispositifs ~ermettant
~- de traiter thermiquement des fils métalliques. De tels procédés
et dispositifs permettent par exemple la perlitisation de fils
d'acier de façon à ohtenir une structure perlitique fine, à une
vitesse importante, par exe~ple au moins égale a ~ 5.
,'
Il est connu par le brevet SU-A-l 224 ~7 d'effectuer un
traitement de perlitisation en faissaDt passer un fil d'acier
sur des cabestans lisses placés dans l'air ambiant, de façon à
effectuer ce traitement à UDe vitesse Dotablement plus élevée
que dans une installation classique te patentage au plomb, et
sans avoir les inconvénients de cette technique au plomh, qui
sont notamment les dangers coocernant l'hygiène et la protection
de l'environnement. L'expérieoce montre que le procédé décrit
dans ce brevet conduit à l'obtention de produits ayant une
valeur d'usage nettement moins bonne que celle que l'on peut
obtenir avec le patentage au plomb. En effet la courbe de
refroidissement comporte une zooe te recalescence importante,
par exemple une remontée de températt~re de 50-C pour des fils
ayant un tiamètre de 3 m~. Cette recalescence importante est due
r au mauvais coefficient de traDsfert thermique entre le fil et le
cabestan, qui conduit à un écart de te~pérature important entre
le fil et le cabestan lorsque la pointe de puissance thermique
provoquée par la transformation de l'austénite en perlite se
produit. Or la présence d'une recalescence supérieure à 20 C au
cours du traite~ent thermique ne per~et pas d'obtenir une valeur
d'usage élevée des fils, en particulier lorsqu' il9 ont des
diamètres importants
.
.. Le but de l'inventioD est de proposer un procédé et un
dispositif permcttant de traiter thermiquement un fil métallique
eD fsisant passer le fil sur des cabestaos, de façon à avoir en
~ême temps uDe vitesse importaDte de défilement du fil et un bon
~, .
échaDge thermique eDtre le fil et le cabestan.
, ........... " . . . ~ .................................... .
~: .......... , ~ , . . . .
WO 91/04345 -~ ,~ n ~, f~ PCl'tFR90/00592
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~n conséquence l'invention concerne un procédé permettaot de
traiter thermiquement au moins un fil métallique à l'aide de
cabestans, ce procédé étant caractérisé psr les points
suivants :
a) on fait passer le fil aur au moins deux cabe~tans contuisant
la chaleur co~portant des gorges, le fil étant mouflé, croisé
dans ces gorges, la largeur des gorges étant légèrement
supérieure à celle du fil, UD gaz, dans les gorges, étant au
CoDtaCt du fil et de~ cabestans ;
b) on chauffe ou en refroidit les cabestan~ par l'intermédiaire
d'au ~oiDs un gaz, disposé entre les cabestans et au moins
UDe pièce, ce gaz étant au contact des cabestans et de la
pièce, cette pièce qui conduit la chaleur, étant située à
l'extérieur des cabestans, en faisant circuler un fluite
caloporteur aa contact de la pièce ;
c) on choisit l'épaisseur de la couche de gaz, entre les
cabestans et la pièce, en fonction du traitement ther~ique à
: effectuer.
L'iavention concerne également UD dispositif permettant de
traiter thermiquement au moiDs UD fil métallique à l'aide de
cab~stan~, le tispositif étant caractérisé par les poiDts
suiv~nts :
. . .
a) il comporte au moin~ deux cabestans conduisant la chaleur et
compreDaDt des gorges, des mOyeDs per~ettant de faire
défiler le fil dans les gorges des cabestaDs, le fil étant
mouflé croisé dans ces gorges, la largeur des gorges étant
: légèrement supérieure à celle du fil et un gaz, dans les
gorges, au contact du fil et des cabesta~s ;
. ~
1 . `:
,
.,
., ` .
. . . ~,; :
; WO91~04~5 PCT/FR90/00592
~ 3
-- 3 --
b) il comp~rte des moyens permettant de chauffer ou de refroidir
les cabestans, ces moyens compranant : -
- au moins une piece co~duisant I chaleur et située à
l'extérieur des cabestans ;
- tes moyeDs permettant de faire circuler un fluide
: - caloporteur au contaot de la pièce ;
- un gaz disposé entre les cabe~tans et la pièce, au contact
des cabestans et de la pièce ;
; .
c) il comporte des moyeDs permettant de faire varier l'épsisseur
de la couche de gaz entre les cabestans et la pièce, en
fonction du traitement thermique à effectuer.
. I .
~1 L'invention concerne également les installations de traitement
/ thermique de fils métalliques comprenant au moins un dispositif
conforme à l'invention.
.
L'invention concerne également les fils métalliques traités avec
le procédé et/ou le tispositif et/ou les installations conformes
à l'inventio~, ainsi que les articles renforcés par ces fils, de
tels articles étant par exemple des nrticles en caoutchou_ et~ou
en mAtières plastiques, notammeDt des courroies, des tuyaux, des
eovcloppes de pneumatiques.
L'invention sera aisément comprise à l'aide des exemples non
limitatifs qui suivent et des figures toutes schématiques
relatives à ces exemples.
`, ......................... . .
~' Sur le dessin :
'~J ~: '
- La figure l représente en coupe UD dispositif conforme à
l'invention comportant deux cabestsDs co~portant des gorges,
cette coupe étant ~chématisée par le~ seg~eDts de ligne droite
I-I à la figure 2 ;
,'' ';'~ ' ' , ' ,
-` ~\ ' ' ",
- \ . . .
-: . ;
WO 91/04345 ~ P~TlFR9OtO0592
,.;l :3, ` .! ..
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- Ls figure 2 repré~eate selon une autre coupe le tispositif
conforme à l'inveDtion représenté à la figure l, la coupe de
la figure 2 étant schématisée par les segmeots de ligne droite
II-II à la figure l ;
` : :
- La figure 3 est une vue de face des deux cabestaDs du
tispogitif coDforme à l' iDvention représenté aux figures l et
2, avec le fil mouflé sur ces cabestans, les autres parties du
dispositif étant supposées enlevées
- La figure 4 est uDe vue latérale des deux cabestans du
dispositif conforme à l'invention représenté aux figures l et
. 2, avec le fil mouflé sur ces cabestans, les autres parties du
; i dispositif étant supposées enlevées ;
- La figure 5 est une coupe d'une portion d'un des cabestans
f represeDtés UUX figures 3 et 4, cette coupe étant sché~atisée --
par les ~egments te lignes troites V-V à la figure ~
, . : . .
i - La figure 6 représente plu~ eD détail en coupe une des gorges
du cabestan représenté à la figure ~, la coupe étant effectuée
; dans lcs nêres coDditioDs qu'à la figure 5 ; ~-~
.. ...
- La figure 7 représente uDe iDstallation complète comportant
- six dispositifs confor~es à l'inventioD, cette iD~t~llation
permettsnt d'effectuer UD traitemeot de perlitisation ;
: ~ .
- La figure 8 représente l'évolution, en fonction du temps, de
la tempérsture du fil et des cabestans dan~ l'iDstallation ::.
représentée à la figure 7 ;
- La figure 9 repré~ente l'évolution de la transformatioD de
l'austénite en perlite au cours du te~ps lors du traitemeDt du
,
'
.: -
: .
~.
WO91/04~5 ~ s~" PCTtFR90/00592
fil dans l'installation rep: cntée a la figure 7 ;
- La figure 10 représente en coupe une portion te la structure
perlitique du fil traité dans l'installation représentée à la
figure 7.
Les figures 1 et 2 repréqenteDt un dispositif 1 conforme à
l'invention,mettaDt en oeuvre le procédé conf~rme à l'invention.
Ce tispositif 1 comporte deux cabestans 2,3 sur lesquels
s'enroule le fil 4 à traiter. Les cabestans 2,3 conducteurs de
la chaleur sont réalisés psr exemple avec des matières
métalliques. L'axe de rotation du cabestan 2 est référencé xx'
et l'axe du cabestan 3 est référencé yy'. LeiY axes xx' et yy'
sont parallèles entre eux et situés par exe~ple dans un même
plan vertical. La figure 1 est une coupe du dispositif 1 suivant
le plan vertical passant par les axes xx' et yy' ; la figure 2
est une coupe du dispositif 1 suivant un plan vertic~l
perpendiculaire- aux axes xx' et yy' ; la figure 3 est uDe vue de
face des cabestans Z et 3, svec le fil 4 mouflé sur ces
cabestans et la figure 4 est une vue latérale de ces cabestans 2
et 3 avec le fil 4 mouflé sur ces cabestans, les autres parties , -
du dispositif 1 étant supposées enlevées sur ces figures 3 et 4.
La coupe de la figure 1 est schématisée par les segmeots de
ligne droite I-I à la figure 2, et la coupe de la figure 2 est
sch~mati~é par les seg~ents de ligne troite Il-II à la figure 1.
L'axe xx' est représenté par la lettre x aux figures 2 et 3 et
l'axe yy' est représenté par la lettre y aux figures 2 et 3. Le
fil 4 arri~e, dans la direction de la flèche Fa, au point 5 du
cabestan iDférieur 2 (figure 3~. Le cabestan 2 est actionné en
rotsti~n autour de l'axe xx' par uo moteur non représenté sur le
de~sin dans UD but de simplification, la rotation du cabestan 2
ét. ~ schématisée par la flèche F2. Le fil 4 est entraîné par le
c~bSstan 2 jusqu'au yoint 6 aù il quitte le cabestan 2 et se
dirige taD~ le sens de la flèche F2-~ vers le cabestan supérieur
.
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W091/04~5 PCT/FR90/00592
3 non motosisé. Il prend cootact au point 7 avec le c~bestan 3
qui le soutieDt jusqu'au point 8, la rotation tu cahestsn 3
autour de l'axe yy' étant schématisée par la flèche F3.
Le fil 4 quitte alors le cahestan 3 et se déplace dans le sens
; de la flèche F3-2 jusqu'au c~bestan 2 qu'il co~tacte au point 9.
Le cabestan 2 entraîne alors le fil 4 une Douvelle fois dans sa
: rotation en direction du cabestan 3. Le mouflage du fil 4 sur
les ca~estans 2 et 3 est croisé, c'est-à-dire que la rotation F3
du cabestan 3, entraîné par le fil 4, est de sens opposé à la
rotation Fz du cabestan Z, les directions F2-3 et F3-2 se
croisant, sans qu'il y ait de coDtsct entre les portioos
successives du fil 4 entre les cabestans 2 et 3. Ce trajet est
répété plusi.eurs fois, le fil 4 effectusnt ainsi plusieurs
parcours en forme de huit sur les deux oabestans 2 et 3. Le fil -~
4 quitte enfin la paire de cabestsns 2,3 su poiDt 10 du cabestan
ioférieur 2, dans le sens de la flèche Fs (figure 3). .
.. . . ..
Le contact du fil 4 avec les cabestaDs 2 et 3 s'effectue dans ~ -
des gorges 11 pratiquées sur ces cabestans. .. ~
La figure 5 est uDe coupe d'une portion du cabestan 2, selon un ~ ..
plan passant par l'axe xx' de ce cabestan, cette coupe étant
schémati~ée par les segments te lignes droites V-V à la figure
Cette coupe présente des gorges 11 doDt une est représentée
agrsndie à la figure 6, avec le fil 4 tisposé dsns cette gorge,
la coupe de la figure 6 étant effectuée selon le même plan que
la figure 5. Le cabestan Z comporte par exemple sept gorges 11,
chscune de ces gorges syaDt pour axe l'axe xx' du cabestan 2.'
D8D9 le plan de la figure 6, la largeur J de la gorge 11 est
légèrement supérieure au diamètre Df du fil 4, la gorge 11 syant
UD fond 110 dont la forme e~t un demi-cercle de diamètre J a la
.' . .
: ~ :
,'''`' '
.
WOgl/04~5 ~-~'3~ PCT/FR90100sg2
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figure 6. Toutes les gorges 11 des cabestans 2 et 3 oot la ~ame
forme et la m8me largeur J.
Le jeu radial (J-Dr)~2 e.t l'écartement p entre les gorges 11
(pas des gorges) doivent ~tre suffisamment grands pour que le
fil 4 puisse aller de la gorge 11 d'un cabestan à la gorgs 11
correspondante de l'autre cabestan, sans qu'il y ait de
frottement du fil 4 sur lui-même aux endroits où les portions du
fil 4 ~e croisent, entre les cabestans 2,3 (fig. ~ et 6), ces
valeurs pouvant être choisies par l'homme de l'srt en fonction
de l'application.
De prférence les gorges 11 du cabestaD 3 non entraîné sont
localisées sur des anneaux 12 d'axe yyi. Ces anneaux qui
conduisent la chaleur et sont réslisés par exemple en matière
:~ métallique sont tésolidarisés mécaniquemeDt du corps 13 du
cabestan 3 (figure 1). Le corps 13 tourne librement autour de
l'axe yy' et les anneaux 12 peuveDt tourner librement autour de
l'axe yy', indépendamment du corps 13, ces anneaux 12 glissant
sur la surface cylindrique 14 du corps 13. D'autre part les
anneaux 12 peuvent tourner librement les uns par rapport aux
autres. Cette tispositioD permet d'améliorer le CoDtaCt entre le
fil 4 ét lé cabestaD 3 et d'améliorer la tension tu fil 4 entre
les cabeq taDs 2, 3.
.
Le chauffage ou le refroidissement des cabestans 2,3 est
effectué par une pièce cooduisant la chaleur, par exemple UD
plateau 15 métallique à deux parois 16, 17 entre lesquelles ~.
s'écoule UD fluide caloporteur 18, par exemple un liquide,
notamment de l'eau, 1B paroi 16 étant disposée du côté des
cabestaDs 2, 3. Les moyeDs permettant la circulation du fluide
18 entre les parois 16, 17 sont des moyens conDUs~ comportaDt
par exemple une pompe, et ils ne sont pas représentés sur le
dessir~ d~D~ GC bl-t de si-plif~cl~tirr.. Le fluido 18 rri~e par la
. . .
. .
. ~ . . ~ . ,
. . ... . ..
.' ". .' , ' . ' , , . - . '
,
: . . .
.
WOglJ04~5 ~ ; PCT/FR90/00592
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tubulure 19, il circule entre les parois 16, 17 puis sort du
plsteau 15 p~r la tubulure 20, l'écoulement du fluide 18 étant
schématisé par les flèches F~. Les cabestaDs 2,3 sont ~ontés
sur des arbres Zl tournaDt dans des paliers 22, 23~ Les arbres
21 traversent les parois 16, 17 et il5 sont séparés de fa~oD
étanche du fluide 18 (figure 1). ~es paliers 22 sont entourés
chacun par un manchon 24 dans lequel circule un fluide 25 te
refroidissement, la circulation de ce fluide 25 n'étant pas
représentée dans un but de simplification Le fluide 25 peut
être le fluite 18, qui est alors lui-même un fluide de
refroidissement, le manchon 24 communiquant alors avec
l'intérieur du plateau 15 où circule le fluide 18
.
Les cabestans 2,3 sont placés dans une enceinte 26 contenant un
gaz 27 de préférence non oxydant, par exemple de l'hydrogène ~u
un mélange d'hydrogeDe et d'azote. Lcs échanges therniques entre
les cabestans 2,3 et le fluide caloporteur 18 s'effectuent par
l'intermédiaire du gaz 27 for~ant une couche 28, d'épsisseur H,
située entre la face 160, sensiblement plane, de la paroi 16
-~ d'uDe part, et cha~ue face 130, sensiblement plane, des
cabestans 2, 3 d'autre part. Les fsces 130 sont disposées
sensiblement dans un m2me plan qui est perpendiculaire aux axes
xx', yy' et sensiblemeot paralIèle à la face 160 qui limite donc
eD psrtie l'eoceinte 26, le gaz 27 étaDt au contact des
cabestans 2,3 et de la fnce 160. Lorsque ~e traitement thermique
` du fil 4 est un réchauffement, le fluide 18, s'il est utilisé,
est un fluide chauffant, la chaleur allant du fluide 18 vers le
gaz 27, puis du ~az 27 vers les cabestans 2,3, enfin de ces
cabestans vers le fil 4. Lorsque le traitement du fil 4 est un
refroidissement, le fluide 18 est un fluide réfrigéraDt, et la
chsleur s'écoule en sens inverse, depuis le fil 4 vers le fluide
18. Le gaz 27 en contact direct avec le plateau 15 et les
cabestans 2,3 permet cet échange thermique, le plateau 15 étant . -
réAlisé svec uno matière conduisant la chaleur, par exemple une
.
. . . .
, :
....
~:.
.
. .
. :. ,-,
WO9l/04~5 PCT/FR90/~0592
' ' _ g _
; matier~ métallique. Le~ élé~ents filetés 29 permette~t de fsirevar..r la distance H, en déplaçant les eabestans 2,3 le loog de
leur6 axes respectifs xx' et yy'. Dans ce but, les éléments
filetés 29 sont vissés dans les filetages femelles 30, dans des
parties fixes 31 du dispositif 1. La ~odification de l'épaisseur
de la couche 28 du gaz 27 de couplage thermique sst obtenu en
agissant sur le levier 32 qui entraîne en rotation les éléments
filetés 29, ce ~ui provoque un déplace~ent axial de ces éléments
filetés 29, ce déplacemeDt axial étant transmis aux arbre~ 21
psr l'intermédiaire des épaulements 33 usinés sur les arbres Zl.
Le levier 32 per~et d'actioDDer simultanémeDt les deux arbres 21
des cabestans 2,3 par des moyens connus 34, schématisés par des
lignes pointillées à la figure 1, ces moyens étaDt par exemple
uae courroie crantée ou une chaîne. Les échanges thermiques
s'opèrent entre le fil 4 et les cabestans 2 ou 3 d'une part par
CoDtuct direct le long de la ligne 35 de contact entre le fil et
les cabestans, sur le fond 110 de la gorge 11 et d'autre part en
~assant au travers du gaz 27 qui se trouve dans les gorges 11 au
coDtact du fil 4 et des cabe~tans 2,3, ce flux thermique étant
schématisé par les flèches Fz7 (figure 6) dans le cas d'un
refroidisse~ent du fil 4. Au lieu d'utiliser un gaz unique 27
pour les gorges 11 et la couche 28, OD pourrait utiliser deux
gaz différents, ayant des conductibilités thermiques
différentes ; mais pour des raisoD~ de simplicité, il est
préférable d'avoir uD gsz 27 unique comme représenté dans le cas
:, du dispositif 1. De mê~e, il serait possible d'utiliser
plusieurs pièces 15 dans le dispositif 1, mBi3 il est préférable
de n'en utiliser qu'une, dans un but de simplification.
. .
La limitation du jeu radial (J-Dr)/~ permet de faciliter les
échanges thermiques entre le fil 4 et les cabestans 2,3.
Lorsque le traitement thermique consiste à refroitir rapidement
un fil de dia~ètre important, le gsz 27 doit être bon conducteur
,
~ . .
.. ...
. '
.,
. .
.. : . ~ :
.
:. ~ , . :
WO91/04~5 ~-, PCTIFR90/00592
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de la chaleur, car sans cela, l'épaisseur ~ de la coucbe 28 de
gaz 27, eDtre le plateau 15 et les cahestaDs 2,3 pourrait 2tre
du même ordre que les dilations des matériaux constitu~nt
l'installation. On a de préférence 1 ~m s ~ c 200 mm.
De préférence, le gaz 27 dans l'enceinte 26, est donc daDs 18 -
, couche 28, De subit pratiquement pas d'autres mouvements que
- ceux qui sont dus à la rotatioD des cabestaDs 2,3.
Les cabestaDs 2,3 sont placés dnns une enceinte 36 isolée
extérieurement par un élément 37. Lorsque le dispositif l est
destiDé a effectuer un traitement thermique sur un fil 4 déjà
chaud, l'enceinte 36 est par exemple équipée d'élémeDts
électriques chauffants 38 répsrtis régulièrement sur ~OD
périmètre. Les éléments chauffants 38, par exemple des
résistances, permettent alors le chsuffage des cabestans 2,3 au
démarrage du dispositif l et ainsi d'obteDir des mises en régime
très rapides. Les arbres 21 sont protégés thermiquement par des
houclier~ thermiques 39. Ces éléments ~8 peUveDt aussi servir
par exemple lor~que le traitement tbermique est UD traitement de
chauffage, le fluide 18 pouvant alors ne pas 8tre utilisé.
. .
Lorsque le traitemeDt thermique comporte des régimes éloignés de
l'isother~icité, il est préférable d'adapter les tiamètres
d'enroulemeDt sur les gorges des caheqtans aux variations de
longueur du fil 4 avec sa te~pérature, c'est-a-dire que le
diamètre d'enroulemeDt De du fil à l'eDtrée d'un cahegtan 2,3
est différent du diamètre d'enroulement Ds du fil à la sortie de
ce cabestan, D~ et D- correspondant donc à deux gorges extrêmes
de ce caoestan. ~ titre d'exemple, la figure 5 montre une
~i di~position correspondant à un refroidissement du fil 4 lors de
son passage sur le cabe#tan 2, le diamètre D~ étant supérieur au
diamètre D-. Dans le cas d'un échauffement, la disposition
s-rait IDVerSe, OVeC, daDS CO Ca~ D- < D-. Pcur faciIiter Ies
. ~ ~
~ W09t/04~5 ~ PCT/FR90/00592
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échanges thermiques, la distance E entre les axes xx' et yy' des
cabestan~ 2,3 est la plus faible possible en tenaDt campte de
l'encombrement de ces csbestans, et en évitant les cootacts
entre les diver~es portions du fil 4 entre ces cabestaDs 2,3.
Les cnbestaas 2,3 et le plateau 15 coDducteurs de la chaleur
sont réslisés par exemple en bronze eD acier ou en fonte.
La figure 7 représeDte une installatioD complète 100 conforme à
l'invention permettant de traiter ther~iquerent un fil 4 eD
scier pour lui faire suhir UD traitement d'austéDitisation suivi
d'un traitement de perlitisation.
, ~ -
Cette iDstallation complète 100 comporte un dispositif 50 et six
paires de cabestans référencés Pl à P6 identiques ~u dispositif
1 conforme à l'invention précédemment décrit. Les dispositifs Pl
à P6 conformes à l'invention permettent de refroidir le fil 4 ou
de le maintenir à uDe température pratiquement constante, le
fluide caloporteur 18 étant par exemple de l'eau. Pour la
simplicité du dessin seuls les cabestaDs des paires Pl à P6 et
le fil 4 à traiter soDt représentés sur cette figure 7.
."
La figure 8 représente l'évolutioo de la température du fil 4 et
des cabestans 2,3 lors d'un traitement thermique de
perlitisation, le fil 4 étsnt en acier, la température T
correspondant à l'axe des ordonnées et le temps "t" à 1'~ des
abscisses Le fil 4 pénètre dans le dispositif 50 où il ..._t un
traite~ent d'austénitisation. Ce dispositif 50 comporte deux
cabestans 51, 52 sur lesquels est mouflé le fil 4, et OD fait
passer UD flux magnétique alternatif daDs les boucles de fil 4
sinsi formées, ce flux étant produit par l'inducteur 53~ On
produit aiDsi uD courant électrique iDduit daDs le fil 4, ce qui
permet de chauffer ce fil à uDe te~pérature supérieure à la
température de traDsfor~atioD ~C3 de façon à obteDir une
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structure d'austénite homogène, la température Trl atteiDte par
le fil 4 dans le dispositif 50 étaDt par exemple de l'ordre de
900 ~ lOOO'C.
Le fil 4 qui sort de l'installation 50 arrive ensuite sur le
cabestan 2 de la paire de cabestan P1, Les cabestans 2,3 de la
paire Pl sont maintenus à une température Tc1 de l'ordre de 4i~0
à 6~0-C. Sur la figure 8, l'origine 0 des temps correspood à
l'arrivée du fil 4 sur la paire Pl. ~u bout d'un temps tl
inférieur à 4 secondes le fil 4 atteint une température Tfz
pr~che de celle des cabestans de la paire Pl. Ce refroidisse~ent
rapide permet donc la transformation d'austénite stable en
austénite métastable. Le fil 4 passe ensuite successive~ent sur
les quatre paires P2 à Ps dont le rale est de maintenir le fil 4
à une température qui ne varie pas de plus de lO-C par excès ou
par défaut de la température doDnée Tf2, la température Tf du
fil 4 étant alors par exemple comprise dans l'intervalle Tfz -
8-C, Tfz + 8-C, et ceci pendant toute la durée de la
transformation de l'austénite métastable en perlite et pendant
environ 1 à 3 secondes suivant cette transformation. Le but de
cette partie de l'inctallation est d'une part d'éviter la
recalescence durant la période pendant lsquelle se produit la ~-
pointe de puissance thermique due à la transformation
d'austénite en perlite (qui conduirait à la formation de perlite
grossière), d'autre part t'éviter un refroidissement prématuré
avsnt que la transformation ~oit totale. Un refroidi~sement
prématuré avant que la transformation soit totale risquerait de
conduire à un produit contenant de la bainite donc à UD fil
fragile et t'u~e valeur d'ussge médioore en particulier en ce
qui concerne l'endursnce.
: , .
Les temps de passage du fil 4 dans les paires P2 à Ps soDt
référencés respectivement tz à ts, les températures des
;cDDe~t~ de* p~iros P2 Z ps s - Dt r~f-r~Dc-e- r~-pective2leLt Tcz
-- '
'.
. .
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Tcs. La somme tz~t3~t~+ts est par exemple de l'ordre de 4 à 10
secondes. Pour les quatre paires Pz ~ Ps, les diamètres
d'enroulement du fil 4 sur chaque cabestan ne varieDt pas entre
l'entrée et la sortie, c'est-à-dire que I'OD a toujours De = Ds.
. . .
La figure 9 montre l'évolutio~ de la transformation de
l'austénite en perlite au cours du temps. Le temps "t"
correspond à l'axe des abscisses, et le X de transformation eD
perlite à l'axe des ordonnées. La transfor~ation pendaDt le
temps t2 est lente, la perlitisation ne commensant que vers la
fin de ce temps tz, la puissance à échanger est donc faihle et
la température Tez de la deuxième paire Pz est légèrement
inférieure à la température visée pour la transformation (Tfz).
La transformation pendant le temps t3 est très rapide, la
puissance à échanger est donc plus importante, et la température
Tc3 de la troisième paire P3 est sensiblement plus basse que la
température Tcz de la deuxième paire P2. La transformation
pendant le temps t~ se produit à une vitesse sensible~ent
identique à celle du temps t2, la température Tc~ de la
quatrième paire P~ est donc très proche de Tc2. Durant le temps
t5 il n'y a pas de transformation métallurgique sensible du
point de vue thermigue, la température Tcs de la cinquième paire
Ps est donc sensiblement égale à Tf2. Le but de ce maintien en
température pendant le temps ts étant de s'assurer que la
transformatioD en perlite est bien terminée avant le
refroidissement correspondant au temps t6.
De préférence, lors du refroidissement initial correspondant au
temps tl, on a les relations suivantes :
; .
0,3 (1)
- X2 ~ 0,8~ (2)
~~ 0,~ ~ X3 s 1,~ (3)
... .
...
.
'.'
.. ~.... ..
.
-:..
.
; - . ~ ,, .
W091tO4~5 s~.;,. PCTtFR90/00592
- 14 -
2xlO ~ ~ K~ 6xlO ~ (4)
., .
i avec par définition :
~t = Ll/(JxDr - Df ) (5)
~z = De/~ (6)
` R3 ~ 100 (De/Ds - 1) (7)
. , R~ = (VxDr2xH)/(L2 xDe2) (8)
,i .
où ~1 est la coDductibilité thermique du gaz qui se trouve dans
les gorge~ 11 au contact du fil 4 et des cabestanq 2,3, Lz est
la corductibilité thermique du gez co~stitusnt la couche 28 de
g~z Z7, ces conductibilités L~ et Lz étant déter~inées ~ 600'C
et exprimées en watts.m . K .Lorsqu'on utilise un même gaz 27
dans les gorges 11 et dans la couche 28, L~ et LZ sont
identiques, et représeDtés par L ; Dr est le diamètre du fil
exprimé en millimètres ; J est le largeur des gorges 11 exprimée
en millimètres ; E est l'entraxe des cabestans expri~é en
millimètres ;. Do est le diamètre d'enroulement du fil 4 à
l'entrée d'un cabestan quelconque 2,3 ; D- est le diamètre
d'enroulemeDt du fil 4 à la sortie du même c~bestan, D- et D-
étant exprimés en millimètres ; V est la vitesse de défile~eDt
du fil exprimée en 0ètres psr seconde ; N est l'épaisseur de la
couche 28 du gaz 27, exprimée en millimètres.
De préférence, daDs au moins UD des couples Pz à Ps
corre~pontaot à la phase pratiguement isother~ç, les relations
suivantes sont vérifiées :
~. .
~2 2 0,85 (9)
z 0 (10)
,, -
Do f'--ÇOD llv~Dta~u9e~ le~ rel~tioDD sUi~8Dte- DoDt en outr~
WO9lt04~5 ~ . PCTtFR9Q/00592
- 15 -
vérifiées dans au moiDs un des couples Pz à P~
~t ~ 0,3 (11)
0,6x10 3 c K~ s 9x10 3(12).
Les relations (1) à (12) sont données dans le cas où le gaz Z7
dans l'enceinte 26, et do~c dans la couche 28, De subit
pratiquement pas d'sutres mouvements que ceux qui sont dus à la
rotation des cabestans 2,3.
L'isothermicité ohtenue durant les phases t2 à ts ne peut être
! qu'améliorée si le nombre d'elémeDts utilisés est supérieur à 4
mais cela conduit à un investissement plus élevé qui n'est pas
nécessaire pour obtenir d'une part une isothermicité à $ 8-C,
d'autre part la qualité du fil annoncée.
La section de refroidissement final permet le refroidissement du
~il d'une température Tfz de l'ordre de 450 à 650-C à une
température Tf3 de l'ordre de 100 à 200-C en un temps t6 de
l'ordre de ~ à 6 secondes, elle comporte une paire de cabestsns
mouflés croisés, le cabestan inférieur 2 est motorisé, le
cabe~tan supérieur 3 ne l'est pas, le tiamètre d'enroulement D-
sur la première gorge tu cabestaD iDférieur est supérieur au
diamètre Ds de la dernière gorge du cabestan iDférieur, les
c.ahestans sont maiDtenus à une température Tc6 de l'ordre de 50
. à 1~0-C.
.~ .
Les exemples qui suivent ont été réalisés avec l'instsllation
100 précétemment décrite, en utilisant pour chaque couple P1 à
P6 UD gaz 27 unique. On a tonc ~ = L2 = L. Comme précédemment
indiqué, pour chaque couple te cabestan, le gaz 27 dans
l'eneei~te 26, et donc daDs la couche 28, ne subit pratiquemeDt
pas d'autres mouvements que ceux qui soDt dus à la rotation des
=abeataD- 2,-.
.
.
.
:: , . :
.. , . , . .-. ~ ., , :
. WOg~/04~5 PCT/FR90/00592
' - 16 -
La composition des aciers utilisés est donnée dans le tableau 1
,
TABLEAU 1
:. , .
C ¦ MD ¦ Si ¦ S ¦ P ¦ ~l ¦ Ca ¦ Cr ¦ Ni
1 0,70 0,6- o,z2 ¦0,028 0,0~8 0,08~ 0,048 0,06t 0,016
2 0,82 0,69 0,20 10,026 o,ot9 0,08z 0,0~3 o,os8 o,otS
.' ' ' '-' ' ~
(Les chiffres correspoDdent à des ~ en poids)
: Les cabestDDs 2,3 de l'ensemble des paires Pt à P6 ont été
' réalisés en acier réfractaire X 12 Cr Ni 25 21 (THERMAX 48~ de
-, Thyssen) Cr = 26 X Ni = Z0 %. Les caractéristiques de cet acier
sont les suivantes :
Cooductibilité thermique à 500-C : 19 w.m ~.'K
.
Dilatation thermique à 400-C : 17.l0 6m~ t. 'K
'' ' ~' '
Le taux de recouvrement Tr est le rapport e~tre la longueur de
fil en co~tact avec les fonts de gorge et la longueur totale de
fil située entre le premier point de coDtact 5 à l'arrivée sur
l'élément de transfert thermique et le dernier point 10 à la
sortie, c'est-à-dire ertre les poi~ts 5 et 10 précéde~ment
définis (figure 3).
Le rapport des sectioDs est par défiDitioD :
, . . .
., .
.: . . .
~ .
.~, .
i.~.: . . , ,, - : : , . ,. :
.. : .... . : . . . ,, . . . , :
.. . .
, j ., ,, . . ... ; .. " ~ . ,
WOgl/n~5 ~ PCT/FR90/00592
- 17 -
R section du fil avant tréfila~e
section du fil après tréfilage
La d ~ormstion ratioanelle est par définition
1 6 = Log(R)
Log désignant le logarithme népérien.
Le temps d'incubation est le temps nécessaire pour que 1 X
d'austénite métastable se transforme eD perlite, ce temps étant
c~mpté à partir du commencement du refr~idissement (arrivée du
fil 4 sur la paire P1).
.,
i Le temps de transformation est le~temps nécessaire pour passer
de 1 ~ à 99 % de perlite.
EXEMPL~ I
Les cooditious d'essais sont les suivantes :
,, .
- Acier Type 1,
- Temps d'incubntion ~ 3 secondes eDviron,
- Te-ps de transformatioo ~ 3 secondes environ,
- Diamètre du fil : Dr - 1,1 Jm~
- Vitesse V de défil~ent du fil : 15 m/s.
- Gaz 27 :
. ~ .
. Pour les éléme~ts de transfert thermique P- à P~ : H2 ~ N2
-~ avec 75 % de Hz et 25 X de Nz en volume (NH3 craqué).
. Pour l'élémeDt de maintien isotherme Ps : Na pur.
. Pour l'élément de refroidis~ement fiDal P6 : H2 pur.
., .
. ' .
.. ...
, ~, . . .
, . .
-
: ,r,, , ", ,, " , , , , " , , "
' :: : : : ~ , I ' - :. ' ::
WO 91/04345 ~ 3 3 3 ~ ! :
-- 18 --
Un seul gaz est utilisé pour chaque élément de transfert
thermique, taus un but de simplification technologique,
o'est-à-dire que Lt = L2 = L mais en cas de nécessité il est
: possible d'utiliser des gaz différents pour le couplage
thermique fil 4/cabestan 2 ou 3 et pour le couplage thermique
cabe3tan 2 ou 3/plateau refroidisseur 15.
~'
Refroidissement Drimaire Dériode t1
1 . . '
Première paire de cabeatans P
Dinmètre tes cabestans à l'entrée du fll : D~ = 1007 mm
Diamatre des cabesta~s à la sortie tu fil : D~ = 1000 ~m
EDtre-axe des cabestans : E = 1050 mm
! TAUX de recouvremeot des cabestans : T- = 0,902 -~
Pas tes gorges : p = 10 mm :~
;. Lsrgeur des gorges : J = 1,7 mm
., ~
Vitesse de rotation du cabestao 2 : 287 tours/mi~ute
Temps de séjour : t1 = 2,94 secondes
: Nombre de spires : 7
Température i~itiale du fil : Tfl ~ 9~0-C
Température fi~ale tu fil : Tf2 = 680-C
.,
Les cabestaDs ont été maintenus à uDe température de : 520 C à
l'aide d'un débit d'eau à 2S-C de
Epaisseur de le lame 28 de gez 27 de couplage thermiquc : H =
7,8 mm
: ,!
,:j
., .
~ .
.,
: .
t` ~ .
`- WO9l/04~5 ~ i3~.;'' PCT/FR90/00592
- 19 -
Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
Rl = 0,424
R2 = 0,959
- K3 = 0-7
~ R~ - 4,99xlO ~
- Maintien isotberme Périodes t2. t3. t4 ts
Deuxième paire Pz de cabestans période t2
- Diamètre des cab~stans à l'entrée du fil : D- = l 000 mm
; Diamètre des cabestans à la ~ortie du fil : D- = 1 000 mm
Entre-sxe des cabestans : ~ = l 050 mm
; Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0,898
Pas des gorges : p = lO mm
; ~argeur des gorges : J = 1,7 mm
Vitesse de rotatioD tu cabestan 2 : 289 tours/minute.
~, Temps de séjour : t2 = l,Z6 secondes
;- Nombre de spires : 3
~ La tempérsture du fil a été maintenue à 580 ' 5-C.
... . .
Les cabestaDs ont été maintenus à une température de : 545-C à
~, l'aide d'un débit d'eau à 25-C de : 0,15 m3/h.
Epaisseur de.la lame de gaz de couplage thermique : ~ = lO0 ~m.
, . . .
,~ Paramètres principaux de l'élémeDt de traDsfert thermique :
Kl = 0,424
2 = 0,962
~3- 0
B~ = 6,48xlO 3
k ' :
., i
. ^
".,,~
.~,.
. .
' ~
. .
,., ~
WO91/04~5 ;,~ .3~ p PCT/FR~0/00592
- 20 -
Troisième paire P3 de cabestans période t3
'
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- ~ 1000 ~m
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D- = 1000 ~m
Entre-axe des cabestans : E = 1050 mm
Taux de recouvrement des cabestans T- : 0,898 -
.
Pas des ~orges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 1,7 mm
.'
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 289 tours/miDute.
Temps de séjour : t3 = 1,26 secondes
Nombre de spires : 3
La température du fil a été maintenue à 580 + 6-C. :~
Le~ cabestans ont été maintenus à u~e température de : 417-C à
l'aide d'un débit d'eau à 25-C de : 0,7 m /h.
. ~paisseur de la lame de gaz de couplage thermique : H = 16,5 mm.
Paramètres principaux de l'élément de traDsfert thermique :
K~ ~ 0,424
~z = 0,952
~3 = 0
X4 = 1,07xlO 3
;'-. ' . .
Quatrième paire P4 de cabestaDs période t4 : identique à la
~ deuxième paire de cabestans
`, Cirqu~m- p~ir~ Ps de cAbe~tArs période ts
,~ :
., .
;:. ~ . ' :, : ' ' `, :' ',: .
. : . ~
. .
, . :.
, WO 91/04~5 1'. '.' 5 . ~ ~ ~. p~T/FR90/00592
- 21 -
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- = 600 ~fm
Diamètre des cabestans à la sortie tu fil : D- ~ 600 mm
Entre-axe des cabestans : E = 630 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = O ~ 898
'
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur tes gorges : J = 3 mm
Vitesse de rotation du cahestan 2 : 480 tours/minute.
Temps de séjour i ts = 1,26 secondes
Nombre de spires : 5
:, .
La température du fil a été maintenue à 580 _ 2-C.
Les cabestans ont été mainteDUS à une température de : 585 + 5-C
grâce aux résistances électriques 38, la circulation d'eau a été
coupée.
S
~ L'épaisseur ~ de la lame de gaz de couplage ther~ique a été
;f maintenue au maximumf afin de limitcr la consommation
~1 d'électricité soit : ~ = 50 lmf.
.
;, Paramètres principaux de l'élément de transfert thermique :
",1 .
R1 = 2,392xlO 2
! ~2 = 0,952
; ~3 = 0
~ 2~ = 5,~4xlO
,f i, : .
r. ..
'~ Refroidissement final vériode t6
1 Sixième paire P6 de cabestaos -~
'f
.,1, .
. ., .
,: ,. . .
.'',
";:,f
~,,, :
, : . .: . . : . .
' W09l/04~5 PCT/FR90/00592
~'.3
- 22 -
~ Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- = 1000 mm
- Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D- = 993 mm .
Entre-axe des cabestans : E = 1050 mm :
Taux te recouvrement des cabestans : Tr - 0,894
Pas des gorges : p = 10 mm
Largeur des gorges : J = 1,7 mm
: Vitesse de rotation du cabestan 2 : 287 tours~minute
:',
Temps de séjour : t6 = 4,19 secondes
Nombre de spires : 10
, . .
. Température i~itiale du fil : Tfz = ~80-C
i Température finale du fil : Tf3 = 19~-C
, I .
Les cabestans ont été maintenus à une température de ~ 170-C à
l'aide d'un débit d'eau à 25'C de : 2,13 m3/h
.. . .
. Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : ~ = 1,5 mm
. . .
, Paramètres priocipaux de l'élément de transfert thermique :
.~ ., ., ,,; . .
1~ 0 ~ 4 2 4
r l ~2 = 0,952
X3 = 0~7
K~ = 9,08xlO
~près trsitement thermique, le fil 4 a u~e résistance à la
rupture eD traction de 1200 MPa (mégapascals).
Ce fil est ensuite laitooné puis tréfilé de fa~on connue pour
obtenir UD diamètre final de 0~17 mm. La rési~taDce à la rupture
,,
.. . .
, .
W091t04~5 ~ . PCT/FR90/00592
- 23 -
en traction pour ce fil tréfilé est de 3 000 MPa
R = 41,87
~ = 3,73
EX~MPLE 2
Cet exemple est identique au précédent à l'exception du fait que
l'on utili~e un acier du type 2 au lieu d'un acier du type }. Le
te~ps d'incubatioD et le temps de transformation sont
sensiblement les mêmes que dans l'exemple précédent.
Après traite~ent thermique le fil a une résistance à la rupture
en traction de 1350 MPa.
Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon conDue pour
obtenir un diamètre final de 0,17 mm. La résistance à la rupture
en traction pour ce fil tréfilé est de 3500 MPa.
R = 41,87 : .
= 3,73
EXEMPLE 3
,; .
Les conditions de cet essai sont les suivantes :
- ~cier Type 1
- Temps d'incubation= 3 secondes environ
- Temps de transformation ~ 3 seconde~ envir.on
- Diamètre du fil : Dr = 1,83 mm
- Vitesne V de défilement du f il : 15 ~/s
'.
.
.
.
,,~ , '; ' , ~, : ~; . : ,
. ................................ . . . .
: : . , , , : . .
WO9l/04~5 ~ PCT~FR90/0059t
- 24 -
- Gaz 27 :
. Pour les éléments de transfert thermique P- à P4: ~2 pur.
. Pour l'élément de maintien isotherme P5 : N2 pur.
. Pour l'élément de refroidissement final P6 : H2 pur.
. . .
RefroidissemeDt primaire Période tl
.' ,
Première paire Pl de csbestaDs
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D. = 1 510 mm
.~ Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D~ 00 mm
~ntre-axe des cabestans . : E = 1 575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0 ~ 902
Pas des gorges : p = 11 mm
Lnrgeur des gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 191 tours/minute
,. : -, .
Tempo de ~éjour : tl = 3,16 secondes
Nombre de spires : 5 - -:
"
Température ioitiale du fil : Tft = 930 C
Température fi~ale du fil : Tf2 ~ 580'C
,~ ,
: Les cabestans ont été maintenus à une température de : 540-C à
' l'aide d'un débit d'eau à 25- C de : 7,16 m3/h
.~ ~paisseur de la lame de gaz de couplage thermique : ~ = 7 mm
.
: . Paramètres pri~cipaux de l'élément de transfert thermique :
= 0,488
~2 = 0,959
;' , ''' - '
.' ' ~ ',
,, .. ,, . , , .. , . , . ,. ~ , . .. :
: '' '' : , ''' '; ' ';
W091/04~5 ~ç~ ~-j'. , PCT/FR90/00592
- 25 ~
K3 = 0,67
K~ = 3,67xlO 4
Maintien isother~e Périodes tz, t3~_~41_~5
Deuxième paire Pz de cabestans période ta
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- ~ 1500 mm
Diamètre des cabestaDs à la sortie du fil : D- = 1500 mm
E~tre-axe des cabesta~s : E = 1575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0,89a
Pas des gorges : p = l; mm
Largeur des gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 192 toursf~inute. ~ ;
-
Te~ps de séjour : tz = 1,26 secondes
Nombre de spires : 2
La température du fil a été maintenue à 580 1 5-C, Les cabestans -~
ont eté maintenus à u~e température de 549-C à l'aide d'un déhit
d'eau à 25-C te : 0,4 m3/h
,
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : ~ = 123 ~m
paramètres principaux te l'éléme~t de traDsfert thermique
B1 = 0,488
B2 ~ 0,952
R3 = 0
= 6,64xlO 3
.. . . .
WO91/04~5 ~ PCT/FR90/00592
- 26 -
Troisième paire P3 de cabestans période t3
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- = 1500 ~m
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : Ds = 1500 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1575 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0,898
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur des gorges . : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabe~tan 2 : 192 tours/~inute
Temps de séjour : t3 = 1,Z6 secondes
Nombre de spires : 2
~a température du fil a été maintenue à 580 ~ 6-C
Les cabe5tans ont été maintenuc à une température de : 436;C à
l'aide t'u~ débit d'eau à 25-C te : 1,85 m /h
~pais~eur te la lame de guz de couplage thermique : H = 20 mm
Paramètres prlncipaux te l'élément de transfert thermique :
K1 = 0,488
R2 = 0,952
K3 = 0
~4 ~ 1,06xlO 3
Quatrième paire P~ de cabestaDs période t~
IteDtique a la deuxième paire te cabestans
Cioquiè=e poire Ps de c~beGtao~ péri~de tG
. . .
, . : ` ` ~i; `:: `
;,, ~ :
.
WOgl/04~5 h~ PCTtFR90/00592
. - 27 -
Diamètre des cabes~;ans à l'entrée du fil : D- : 900 mm
Diamètre des cabestaos à la sortie du fil : 0- = 900 m~
Entre-axe des cabestans : ~ = 945 m~
Taux de recouvrement des cabestaDs : Tr = 0~898
Pas des gorges : p ~ 11 mm
Largeur des gorges : J = 3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 320 tours/minute. : :
Temps de séjour : ts = 1,~1 secondes
Nombre de spires : 4 - -.
La température du fil a été maintenue à 580 ~ 2'C.
Les cabestans ont été maintenus à une tempér~ture de : 585 1 5-C ~ -.
grâce aux résistances é.lectriques 38, la circulation d'eau a été
coupée. ~
L'épaisseur ~ de la lsme de gaz de couplage thermique.a été ~ -
maiDtenue au maximum afin de limiter la con~ommation d'électricité . :
soit : H = ~0 mm. :
Parsmètres principaux de l'élémeDt de transfert thermique :
~l = 0,0233
K2 = 0,9iS2
K3 =
K~ = 0,062
Refroidi3siement final DériOte t6
Sixième paire P6 de cabestans
.,
" .
, ,:
., - .
, ' . :-, . . .
~O91/04~5 ~ ...' PCT/FR90/00592
- 2~ -
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D~ 500 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du fil : D. = 1489 mm
~ntre-axe tes cabestsns : E = 1675 mm
Taux de recouvrement des cabestans ' : Tr = 0,894
Pas des gorges : p = 11 mm
Largeur de~ gorges : J = 2,3 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 192 tours/minute ~ .
Temps de séjour : t6 = 4,4 secondes
No~bre de spires : 7
Température initiale du fil : Tfz = 580-C -
Température final du fil : Tf3 = 211-C
Les cabestans ont été maiDtenu~ à une température de : 170-C à
l'aide d'un déb1t d'eau à 25-C de : 5,88 m3th
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : R = 1,7 mm
.
Paramètre~ principaux de l'élément de transfert thermique :
.
= 0,488
X2 = 0,952
K3 = 0,74
~ = 9,04xlO 5
'
Après traitement thermique, le fil 4 a uDe résistance à la ~-
rupture en traction de 1200 MPa.
Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de fa$on conDue pour
obtenir un diametre final de 0,28 mm. La résistance à la rupture
en traction pour ce fil tréfiié est de 3050 MPa
.~ . .
. . .
i
~, i : :: , :
~ . .
W09l/04~5 ~ PCTtFR90/00592
- 29 -
R = 42,72
= 3,75
~xemPle 4
Cet exemple est identique au précédent ~ l'exception du fait que
l'on utilise un acier du type 2 au lieu d'un acier du type 1. Le
temps d'incuhation et le temps de transformation sont
sensible~ent les mêmes que dans l'exemple précédent.
Après traite~ent thermique, le fil a une résistance à la rupture
en trsction de 1 345 MPa.
Ce fil est ensuite laitoDné puis tréfilé de faSon ConDUe pour
obtenir un diamètre final de 0,28 mm. La résistance à la rupture
en traction pour ce fil tréfilé est de 3 480 MPa
R = 42,72
~ = 3,75
ExemPle 5
''
Le~ conditions de cet exemple soot les suivaDtes :
- ~cier type 1
- ~emps d'incubation ~ 3,5 secondes environ
- Temps de transformation = 3 secondes environ
- Diamètre du fil : D~ = 2,35 mm
- Vitesse V de défilement du fil : 15 m/8
- Gaz 27 :
.,,
''
.
~ -. - : : . . .. . .. . .. .
''' ' ' ~ ' ', ' .' ' ,"' i ,. ' '' ., '`: " ' ' ' ' ' ' '.. ., ,: .,
..
WO9l~04~5 ;;~ PCT/FR9n/00592
,
- 30 -
Pour les éléments de transfert thermique 1 à 4 et 6 Hz pur,
Pour l'élément de maintien isother~e 5 N2 pur,
. UD seul gaz est utilisé pour chaque élément de transfert
thermique, dans un but de simplification technologique
.
-
Refroidissement Primaire Dériode tl
Première psire Pl de cabestans
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil D = 2114 mm,
Diamètre des cabestans à la sortie du fil D~ = 2100 mm
~ntre-axe de~ cabestans E = 2210 mm
.
Tnux de recouvrement des ca~estans Tr = 0,8996
Pas des gorges p = 12 mm
largeur des gorges J = 2 " mm
.~ .: . '
Vitesse de rotation du cabestao 2 136 tours~minute
Temps de séjour t1 = 3,64 secondes --
Nombre de spires 4
Température initiale tu fil Tfl = 930 C
Température finale du fil Tf2 = 580'C
Les cabestaDs ont été maintenus à une température de 668 C à
l'aide d'un débit t'esu à 25 C de 9,95 m3/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique ~ = 10 mm
Para=~tre~ prin~ipaux de l'~lér-nt d- tr--~f-rt tbe~=iq~-
;' ' '
,
: .................... ~. : ................. -
. .. : , ~ , .~ .
WO9l/04~5 ~ i3`~ PCT/FR90/Ofl592
- 31 -
K1 = 0,61 ..
= 0,957
~3 = 0,667
R~ = 4,44xlO
' '
Maintien isotherme Périodes tz. t3 t~. ts . ~ :
Deuxième paire P2 de cabestans période tz
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- = Z100 mm
Diamètre tes cabestans à la sortie du fil : D- = 2100 mm
Eotre-axe des cabestans : E = 2210 mm
Taux de recouvrement des cabestans : T- = 0,896
Pas des gorges : p = 12 mm
largeur des gorges : J = 2,7 mm
Vite~se de rotation du cabestan Z : 137 tours/minute
Temps de séjour : t2 = 1,77 secontes
Nombre de spires : 2 . - .
La température du fil a été mainteDue à 580 1 ~'C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 650-C à
l'~ide d'uD débit d'esu à 25'C de : 0,66 m3/h
Epaisseur de la lame de gaz de couplage thermique : ~ 7 mm. . ~ -
Parumètre~ pri~cipaux ds l'élémeDt te traDsfert tbermique :
.. . .
~ 0,51
~2 = 0,96 .
. ` . . ~ ; . . . . . . . . . . . .
WO9l/04~5 PCT/FR90/00592
~ 32 -
K3 - 0
~4 = 6,57xlO 3
i
Troisième paire P3 de cabestans période t3
, . . .
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D~ = 2100 mm,
Diamètre des cabestans à 1~ sortie du fil : D- = 2100 mm
Entre-axe des cabestans : E = 2210 mm
Taux de recouvrement des cabesta~s : T- = 0,896
Pas des gorges : p = 12 m~
lsrgeur des gorges : J = 2,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 137 tours/miDute ,~
.
Temps de séJour : t3 = 1,77 secondes
Nombre de spires : 2
La tempérsture du fil a été.maiDtenUe à 580 1 6-C
Les cabestans ont été maintenus à UDe température de : 443-C à
l'side d'un débit d'eau a Z5-C de : 3 m3/h
Epaisseur de la lame de ga~ de couplage tbermique : H = 25 mm.
i
~ Paramètres principaux te l'élément de transfert thermique :
'
K1 = 0,51
Rz = 0,95
K3 = 0
R4 = 1,12xlO
Qustrième paire P4 de cabestans période t4
Identique ~ la deuxième psire Pz de csbestan~
Cinquième paire Ps de cabestan~ périote ts
. . .
. .
"
WO9l~04~5 ~,~t~ t, .i PCT/FR9Q/00592
- 33 -
Diamètre des cabestans à l'entrée du fil : D- = 1200 mm
Diamètre des cabestans à la sortie du f i] : D- = lZ00 mm
Entre-axe des cabestans : E = 1260 mm
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0 ~ 898
Pas des gorges : p = lZ mm
Largeur des gorges : J = 4,5 mm
Vitesse de rotation du cabestan Z : ~39 tours/minute.
Temps de séjour : ts = Z secondes
Nombre de 8 p i res : 4
~a température du fil a été maintenue à ~80 + 2'C
Les cabestans ont été maintenus à une température de : 585 + ~-C
grâce aux résistances électriques 38, la circulation d'eau a été
coupée. -
L'épaisseur N de la lame de ~az de couplage thermique a été
mainteDue au maximum afin de limiter la consommation
d~électricité soit : H = 100 mm.
Parametre~ priD.cipaux de l'élément de trsnsfert thermi~ue :
B1 - 0,01
K2 ~ 0,952
B3 ~ 0
~4 = 0,116
Refroitissement final ~ériode t6
Sixiè~e paire Ps te cabestans
Diu--tre des cabestans à l'entr~e du fil : D- = 2100 ==,
' ' ':
~ . `. . , . ,. . . . ~
WO91/04~5 `-tt~ i PCT/FR90/00592
- 34 - .
Diamètre des c~bestans à 1~ sortie du fil : D. = 2085 mm
Entre-axe des cabestans : E = Z210 ~m
Taux de recouvrement des cabestans : Tr = 0,8645
Pas des gorges : p = 12 mm
largeur des gorges : J = 2,7 mm
Vitesse de rotation du cabestan 2 : 137 tours/minute
Te~ps de séjour : t6 = 5,28 secondes
Nombre de spires : 6
Température initiale du fil : Tt2 = 5R0-C
Température finale du fil : Tr3 , 204'C
Les cabestsns ont été msintenus à une tempérsture de : 170-C à
l'aide d'un débit d'eau à 26-C de : 9,5 m3/h
~paisseur de }a lame de gaz de couplage thermique : ~ = 2,2 ~m.
Paramètre~ principaux de l'élément de trsDsfert thermique :
= 0,511
~2 = 0,95
X3 = 0,72
= 9,84xlO
~près traitement thermique, le fil 4 a une résistance à la
rupture CD traction de 1 195 MPa.
Ce fil est ensuite laitonDé pui~ tréfilé de fason connue pour
obtenir un diamètre fiDal te 0,35 m~. La résistance à la rupture
en tractlon ~our ce fil tréfilé est de 2 950 MPa
: .
.
~ . , . ~ .
:, , , ::, . , . . ::
WO 9 1 /04345 ~ n ~ c ~; PCI'/FR90/00592
-- 36 --
R = 45,1
I ~ = 3,81
!
ExemPle 6
'
- Cet exemple est identique au précédeDt à l'exception du fait que
, l'oo utilise un acier du type 2 au lieu d'un acier du type 1. Le
temps d'incubation et le temps de transformation soDt
sensiblement les mêmes que dans l'exemple précédent.
:'
Apras traitement thermique le fil a une résistance à la rupture
en traction de 1 355 MPa.
:.
Ce fil est ensuite laitonné puis tréfilé de façon connue pour
obtenir un diamètre final de 0,35 mm. La résistance à la rupture
eo traction pour ce fil tréfilé est te 3 510 MPa.
.
R z 45~1 .-
E:= 3~81
Exemple 7
.~ .
Cet exe~ple est identique à l'exemple 1 a l'exception du fait
que l'on utilise un acier du type 1 du point de vue composition
mais avec UD temps d'incubation de 3,8 seco~des et un temps de
transformation de 3,8 secondes 3 580-C.
L'installatioD est ideDtique à celle utilisée pour l'exemple 1 à
part le nombre te spires qui est passé de 7 à 8 sur la première
~aire Pl de cabestaDs, de 3 à 4 sur la troisième paire P3 de
~b~ D~
'
:' '
, .. .. ,.~ .: : . .. :
~ : ; . . i , . . .
:: :
WO 91/04~5 ~ ; PCT/FR90/00592
~ 36 ~
Les résistances à la rupture après traitement thermique et après
tréfilage ne diffèrent pas de plu9 de 2 ~ de celles de l'exemple
ExemDle 8
Cet exemple est identique à l'exemple 6 à l'exception du fait
que l'on utilise un acier du type 2 du point de vue composition
muis avec un temps d'incubation de 4,4 seco~des et un temps de
transformation de 6 secoDdes à 580 C.
L'installation est ideotique à celle de l'exemple 6 à part le
Dombre de spires qui est passé de 4 à 5 sur la première paire P
de cabestans, de 2 à 3 sur la troisième paire P3 de cabestans.
Les résists~ces à la rupture après traitement thermique et après
tréfilage ne diffèrent pas de plus de 2 X de celles de l'exemple
,~xemDle g
Cet exemple est identique à l'exemple 2 à l'exception du fait
que l'on utilise un acier du type 2 du point de vue composition
mais avec un temps d'iocubation te 4 secoodes et UD temps de
transformation de 3 secootes à ~80-C.
Dans cet exemple, la régulation automatique a fait passer la
deuxieme paire P2 de cabestans en mode chauffage, c'est-à-dire
que la circulatioD d'eau de refroidissemeDt a été coupée et les
résistances électriques de chauffage 38 ont été mises en service
de fagou à éviter le refroidissement du fil qui se serait
produit sur la deuxième paire de cabestans eDtre l'arrivée du
fil et le moment ou celui-ci est le siège d'un dégagement de
chaleur dû à la transformatioD de l'austénite en perlite.
.
.
. . .. , ., . ~ .
.: , . ~,.
,~
'! ' ' ' I _
WO9l/04~5 ~,i,3~ PCT/FR90/00592
- 37 -
Les résistances à la rupture après traitement thermique et après
tréfilage ont diminué de moins de 2 X par repport à celles de
l'exemple 2, ce qui est tû au fait d'une isothermicité u~ peu
moiDs bonne.
L'adaptabilité peut être amélioree eo améliorant
l'isothermicité, c'est-à-dire en augme~tsnt le nombre de paires
de cabestans, mais le faible gain en résistance du fil que l'on
peut en sttendre ne justifie pas en général la dépen~e
effectuée,
Le fil 4 traité conformé~ent à l'invention dans l'i~stallation
100 comporte la même structure que celle qu'on obtient par le
procédé connu de patentage au plomb, c'est-à-tire une structure
perlitique fine. Cette structure comporte des lamelles de
cémentite séparées par des lamelles de ferrite, A titre
d'exsmple, la figure 10 représente e~ coupe une portion 70 d'une
telle structure perlitique fine. Cette portion 70 comporte deu~
lamelles de cémentite 71, pratiquement parallèles, séparées par
une lamelle de ferrite 72. L'épaisseur des lamelles de cémentite
71 ese représentée par "i;' et l'épaisseur des la~elles de
ferrite 72 est représentée par "e". La structure perlitique est
fine, c'est-à-dire que la valeur moyenne de la so~me i + e est
au plus égale à lOOO A, avec UD écart type de 250 A, -~
~ien entendu, l'inveDtion n'est pas limitée aux exemples de
réalisation précétemmeot técrits.
~ '
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