<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour recuire des bandes d'acier,
La présente invention concerne un procédé perfectionné pour recuire des bandes ou talas d'acier en un court laps de temps.
Selon un procédé classique pour recuire des bandes ou toisa d'acier de Grande longueur ou continues au moyen d'un équipement à grande vitesse, on utilise une installation du type en forme de tour, dans laquelle la bande d'acier forme des boucles s'étendant vers le haut et vers le bas en passant sur des rouleaux, cette tour contenant une atmosphère constitua par un gaz protecteur chauffé.
Dans un équipement ce ce genre, Une bande d'acier à faible teneur en carbone est chauffée
<Desc/Clms Page number 2>
une température de recuit d'environ 730 en un lapa de
EMI2.1
temps de 22 secondes environ, elle eat maintenue à cette /,j/ température de recuit pondant environ 29 secondent puis elle est refroidie lentement en un lapa de temps de 22
EMI2.2
secondes environ jusqu'à 4804 0 environ, après quoi elle est finalement refroidie à une vitesse plus grande jusqutà ,, ,j 1,1',ià une température finale de 65 0 environ, en un laps de ../ temps de 43 secondes environ.
Le temps de séjour total
EMI2.3
d'une bande d'Acier dans cet équipement ont d'anviton 2\?j'minuteng et étant donné que la vitesse de la hande est d'environ 300 nètres/m.n,ute le four renferme environ 600 mètres de bande à la foin*
Un équipement de recuit # grande vitesse ,
EMI2.4
classique de ce genre comporte un tour ayant une hauteur de 18 mètres environ et une longueur de 30 mètres environ à laquelle il faut ajouter les dispositifs de formation d'une boucle prévue aux deux extrémités et les postes d'en:roulement et de déroulement* 'Un équipement Industriel de ce type a une capacité de recuit maximum de 30 tonnes de bande environ par heure. En outre, un recuit complet jusqu'à un état extra-doux est peu pratique.
La bande
EMI2.5
d'acier est habituellement "quartd,uxe" ou présente un degré de dureté légèrement phs faible.
Un problème additionnel qui se pose pour l'acier
EMI2.6
tous forme de t8les ayant subi un recuit ont celui du durcissement par vieillissement. Ainai, de l'acier soumis,' à un essai immédiatement après le recuit semble être
EMI2.7
complètement recuit, mas sa dureté augmente avec le temps* Ceci correspond à une oaractèriatique parbion- ;,, lièrement indéairable. De la tôle d'acier ou une bande
<Desc/Clms Page number 3>
d'acier ne doit pas ohanger de dureté pendant le stockage, car autrement! l'utilisation ultérieure en est affecte
EMI3.1
de façon défavorable. Le problème du durcissement -.jar vieillissement est très important dans le cas d tU/.8 bande ou tôle d'acier bordée, en particulier si elle e t ensuite laminée à une température de revenue.
Des bains métalliques liquides on.;déjà été proposés pour effectuer un recuit, comme défait dans le
EMI3.2
brevet des Etats Unix d'Amérique N" 2,797.7 du 25 Juin 1957* L'invention concerne un procédé nouveau utilisant de préférence l'appareil décret dans ce brevet
EMI3.3
I,/.t;ù Unis d'Amérique ou un appareil tns voisïn. Toutefois, le ""t')cédé suivant l'invention put être mis en oeuvre avec un au4 .:-e de recuit 1'a3.de d'un. métal liquide.
EMI3.4
Le but de l'invention est de or:. 11 procédé parmettB.nb de recuira une bande ou tale deacieziu carbone jusqu'à un degré de ramollissement correspondant'as exemple à une valeur allant de 38 à 50 à l'éahelt de. durâtes Ftooltrell B, en une fradtion du laps de te11'1 nécos3air av6a les autres procédés actuels, et de perT.1et.,.. l'obtention de propriétés de dureté plus uniformen mt pC)ilvan1ï 8tkmieux contr8lées clans la t8le d,' ac3.:
r ayant subi un recuit,
Selon l'invention, on soumet une bande ou tôle d'acier à un recuit rapide en appliquant un métal liquide aux sa surface, afin de chauffer et de refroidir cette bande à des vitesses élevées de variation de sa température et on effectue au moins deux cycles de chauffage à une
EMI3.5
température allant de ?05 à ?60 O. pour redescendre à
<Desc/Clms Page number 4>
une valeur de 565 à 620. C, de telle aorte que l'acier ayant subi un recuit présente non seulement une condition de ramollissement correspondant à un état extra-doux, mais aussi une tendance réduite au. durcissement par vieillissement.
'Un eg%ne but encore de l'invention est de créer un procédé permettant de soumettre une bande ou tôle d'acier au carbone à un recuit de recristallisation en un lapa de temps total allant de 5 à 20 secondes environ, en produisant une canoë sensiblement extra-douoe.
L'invention a encore pour but de créer un nouveau procédé de recuit d'une bande ou tôle d'acier consistant à chauffer la bande d'acier dans un métal liquide jusqu'à la température de recuit désirée, à refroidir cette bande au moins une fois jusqu'à une température qui est de 110 à 220 0 inférieure à la tempé- rature de recuit, à chauffer de nouveau la bande d'acier au moins une fois jusqu'à la température de recuit, et finalement à refroidir rapidement ladite bande sensi- blement jusqu'à la température ambiante.
Un autre but encore de l'invention est de vréer un procédé permettant d'effectuer un recuit rapide t'une bande d'acier au carbone en un court lapa de temps par l'application de vibrations à haute fréquence et la bande pendant son recuit dans le métal liquide.
D'autres buts et avantages encore de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif et sur lesquels :-
La tige 1 est une vue en coupe verticale d'un
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
tour à métal liquide oOl1velul.u'b la sise 81Jeuvre au procédé.
La figs 2 est . vue en coupeferticale à tria- vera une "...i.8D"':- à* réalisation de t01" à métal liquide :..urrenant à la miae en oeuvre du proci-6e Les tige' et 4 sont des v.'S en COU78 verticale à travers des portions de fours zal liquifb conjugués à des dispositifs vibratoires pom- la MÎ80 f' oeuvre du procédé.
L'invention est fondée sur oett aonBtatation aucune bande ou tôle d'acier peut titre c<<'Pl3nt recuite d'une manière continue en un 001",0 laps de temps, pouvant descendre au total jusqu'à queues secondes et
1
EMI5.2
ne dépassant pas une fraction de m3,nut en utilisant
EMI5.3
un Procédé selon lequel la bande ou t,,,e d'acier est chauffée au moyen d'un four à métal 1:4 àe comportant des zones dans lesquelles règnent dwstempératures
EMI5.4
différentes, pour effectuer les opér...ttt8 suivantes z a) On chauffe rapidemer e banàe d'acier continue en quelques 8eO(;"- , Par exemp10 en une à cinq .,j,,, -Le température de recuit allant de ,,;
ya 760 C environ, par l'application aur cette bande de métal liquide chauffé,
EMI5.5
b) On maintient la bande d' ao1\-r à la tempé- rature de recuit pendant un laps de temps allant de 0,5 à 3 secondes. c) On réduit la température de ..a bande d'acier jusqu'à, une température comprise entre 565 et 620 0 environ, en un laps de temps allant de 1 à 5 secondes. d) On réchauffe rapidement la barle d'acier
<Desc/Clms Page number 6>
en une ou deux secondes jusqu'à la température de recuit) comprise entre 705 et 760 C. e) On maintient la bande d'acier à la tempé- rature de recuit pendant au moins une seconde, et f) On refroidit rapidement la bande d'acier jusquk'à une température d'au moins 150 C.
On peut répéter une ou plusieurs fois les opérations c), d) et e). Pour certains aciers alliés particulièrement difficiles à recuire jusque, un é@ de recuit extra-doux, la répétition des opérations c), d) et e) afin de ramener deux ou trois fois la bande d'acier à la température de recuit fournie une bande extra-douée, qui est complètement recuite et exception nellement uniforme. Ce processus "triple" donne satis- faction pour n'importe quelle matière en forme de bande.
Suivant un mode de mise en oeuvre efficace de ce procédé, on immerge de préférence complètement la bande d'acier continue dans le métal liquide pendant la totalité du traitement. En outre, pour obtenir un rende- . ment thermique maximum, la bande d'acier doit se déplacer à contre-courant après avoir atteint la zone de tempé-, rature maximum, afin que cette bande d'acier chaude recuite abandonne :sa chaleur au métal liquide et chauffe en conséquence ce métal, qui transfère à son tour la chaleur à la partie de la bande d'acier arrivant dans la zone de chauffage.
Suivant un autre mode de mie en oeuvre, on envoie le métal liquide chaud par pompage contre la surface de la bande d'acier, ce qui fournit des vit0sses élevées de variation de la température. En outre, suivant ce dernier processus, le métal liquide n'adhère pas sur
<Desc/Clms Page number 7>
5 10 15 20 25 30 la surface de l'acier, qui demeure claire et 'brillante.
EMI7.1
Dans le oas de bande d*aeier très mince, ayant par e:x.tr'iple une épaisseur ne dépassant pas 0,05 Ma ou dans le oa8 da fil fin, les durées des opérations b), c) ë)6t e) pevnt ttre de 0, seconde environ, tandis que les àu1'éo=& des opérations a) et f) peuvent d'être d'une s6confie {p7iron.
En oonséquenoe, des bandes d'acier min--ca de ce genre peuvent être traitées complètement on en le tgmps allant de 5 à. 6 secondes* Des tôles eu oarlues plus épaisses, ayant par exemple une 'pais.eU%' allant de 0,25 à 0,> ne, peuvent exiger une durée de recuit %o5Hi o allant de 13 à 20 secondes et de 25 a 30 secondes dans ie ( e (t'un pnocos ,ux ou traitement triple* La. vitesse de chauffage de la bande d'acier
EMI7.2
0 -1131 le ;;tal liquide provoque la variation de la weçé- t6û'v-iir, de cette ba-nde à des vitesses allant; de 165 à 825*0 ps. se ' uu cours du stade de chauffage inttial a), 1* 1 e,, ittSe8 ana1r ues vont obtenues au coure du stade <<- frp-li&.ment. f) tandis qu'au cours du refroidis- "! m-' '1' It t j:ri<;ipondank au stade a)# la vîtes$ ''.t:
V:l.."'.5.;;.i> l J: de la te:.:pl!:"...ture de la bande est comprise 1 4. 5;" <.;, 2'750 r pl'..':' seoonde.
D'autres avantage s sont obtenue si de l'énergie
EMI7.3
vJbL<;5ù..<. est appliquée à la bande pendant le traitement. des vibrations aux fréquences audible. augmentent la
EMI7.4
yr.w=: de transfert de la chaleur entre le métal liquide bt la baiide d'acier et provoquent l'élimination rapide des films de gaz et des filma DUpetiioiols* De l'énergie Vibratoire supersonique, dont la fréquence est comprise par exemple entre 10.000 et 100,000 o7eles/secondel, a un
<Desc/Clms Page number 8>
effet notable sur les molécules et permet d'obtenir plus rapidement un état extra-doux.
Il semble que l'énergie des vibrations excite encore les molécules chauffée%du métal, de sorte qu'elles subissent plus facilement la conversion désirée pour passer d'une texture cristalline fine allongée et divisée, due au laminage ou à un autre mode de travail à froid, à un réseau cristallographique cubique formé de gros cristaux, qui est caractéristique de l'acier complètement recuit*
On entend par l'expression -bande ou tôle d'acier. de l'acier au carbone, c'est-à-dire de l'acier ayant une teneur en carbone allant par exemple dè 0,04 à 0,15 % ,
de même que des aciers alliés ayant diverses compositions* Le terme "bande" courre également des tôles de différentes largeurs, du fil, qui pept avoir une section circulaire ou une autre forme en section droite, de même que des bandes ou rubans étroits. De la tôle d'acier destinée à être étamée est recuite complètement jusqu'à un état extra-doux correspondant par exemple à une dureté Rockwell B allant de 38 à 42.
Le tableau suivant concerne des exemples de mise en oeuvre de l'invention au cours desquels une bande d'acier bordée à faible teneur en carbone (teneur en carbone allant de 0,04 à 0,15 %) a été complètement recuite, toutes les durées étant exprimées en secondes 1
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
aitement A B a 3 E 1 G a) Chauffage à 720-7;
0 0 5 3 5 b) Maintien à oette temp. 2 2 2 1 3 0,5 0,5 e) Refroidissement de 70.'50'
EMI9.2
<tb> à <SEP> 5930 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 1,0
<tb>
EMI9.3
d)e) Réchauffement à ?20-?30 0
EMI9.4
<tb> environ <SEP> et <SEP> temps <SEP> de <SEP> main <SEP> tien <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> Répétition <SEP> de <SEP> c) <SEP> 0,5
<tb>
EMI9.5
Répétition de*6L)-e) 195
EMI9.6
<tb> f) <SEP> Refroidissement <SEP> à <SEP> 150' <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> Temps <SEP> total <SEP> 19 <SEP> 13 <SEP> 17 <SEP> 7 <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> 8,
0
<tb>
Les cycles F et G sont appliquée aux tôles d'acier les plus minces*
L'invention n'est pas limitée à un moyen particulier pour chauffai* et (ou) refroidir la bande.
N'importe quel moyen permettant de chauffer et de réchauf- fer la bande, puis de la refroidir à une vitesse déterminée,! peut être utilisé. Le choix entre divers moyens disponibles est déterminé par les conditions particulières d'une installation donnée et par des considérations économiques.
'
Pour des raisons qui apparaîtront plus loin.', il semble préférable, en générale d'effectuer le chauffage .rapide et le refroidissement de la bande en amenant cette bande en contact @@@@ du sodium liquide ou d'autres
EMI9.7
métaux convenables, tels que le plomb, le bismuth, le sodium, le potassium, le lithium et d'autres métaux liquides, comme décrit dans les brevets des Etats Unis
EMI9.8
d'Amérique N" 2 797 '1?5 du 25 Juin 1957 et N" 2 797 177* déjà cité. Le podium présente une capacité de transfert de chaleur plus importante que n'importe quelle aatre substance connue.
Il peut fournir par suite une élévation de température extrêmement rapide pour la bande, ou un
EMI9.9
chv.dfoge brutal, avec seulement un léger excès de la
<Desc/Clms Page number 10>
température du sodium par rapport à la. température de la bande. Le sodium protège également la surface de la bande, étant donné que son affinité pour l'oxygène empêche la formation d'oxyde de fer à la surface de cette bande, On peut bien entendu utiliser également d'autres métaux ou alliages liquides.
Lors de la mise en oeuvre de l'invention à l'aide de métal ou de sodium liquide, il est préférable d'utiliser l'agencement représenté sur le dessin annexé, sur lequel des références identiques ont été utilisées pour désigner des organes correspondants.
Comme montré sur la fig. 1, la bande d'acier continue 1 passe sur un rouleau de guidage 2 pour pénétrer dans une enceinte désignée d'une façon générale par la référence 3, qui est divisée en compartiments ou chambres 4, 5, 6 et 7 par des cloisons 8, 9 et 10. L'enceinte 3 est munie de préférence d'un garnissage en acier inoxydable Il et d'une enveloppe en tôle extérieure 12, une matière thermo-isolante convenable 13 étant disposée entre ce garnissage et cette enveloppe. Cette enceinte 3 est remplie de métal liquide tel que du sodium, jusqu'au niveau indiqué par les lignes en trait mixte.
Une cloison 14 dirigée vers le bas, conjuguée à de courtes cloisons transversales 15, 16, 17 et 18, divise la chambre 4 en plusieurs zones thermiques déterminées 19, 20, 21, 22 et 23 dans lesquelles la température du sodium liquide est réglée au moyen d'éléments chauffants 24. La bande .1. est chauffée rapidement et progressivement jusqu'à une température de 705 à 760 0 par contact avec le sodium liquide.
<Desc/Clms Page number 11>
La bande 1 passe sur une série de rouleaux de guidage tels que le rouleau inféreur 25 et les rouleaux 26 et 27, dont certains peuvent être entraînés positive- ment) afin de pénétrer dans une chambre qui est mainte- nue à une température de traitement très voisine de celle régnant à la partie supérieure de la chambre de recuit 4 sous l'effet des éléments chauffants 28. Une température de recuit convenable est habituellement de 720 à 730 0 environ pour une bande d'acier à faible teneur en carbone, et les éléments de chauffage 28 prévus dans la chambre de maintien en bempérature 5 compensent les pertes de chaleur à partir du sodium liquide, en direction des parois 8 et de cette chambre.
La longueur du trajet de la bande dans la chambre 2 par rapport à la vitesse de cette bande est en outre telle que cette bande demeure dans la chambre 2. pendant le laps de temps désiré, qui habi- tuellement ne dépasse pas quelques secondes.
À partir de la chambre de maintien en tempéra- turc 5, la bande pénètre dans la chambre 6, qui est une zone de refroidissement lent, dans laquelle, sous l'effet d'éléments de refroidissement ou de prélèvement de chaleur tels que des tubes 29 à travers lesquels de l'air à une température inférieure à 593 0 est acheminé, le sodium métallique est refroidi, ce qui refroidit en conséquence la bande pour la ramener de 730 0 environ à une tempé- rature voisine de 565 à 620 Ce Plusieurs rouleaux de guidage forment plusieurs boucles de bande dans la chambre 6, de sorte que le laps de temps durant lequel la banda est refroidie est déterminé,, Un couvercle isolante peut être prévu au-dessus de la chambre 6 pour la séparer
<Desc/Clms Page number 12>
des zones plus chaudes voisines. À partir de la.
chambre 6, la bande pénètre dans la chambre 7, qui est une seconde chambre de chauffage et de maintien en température dans laquelle ladite bande est, noua l'effet des éléments chauffants 31, ramenée très rapidement à la température de recuit comprise entre 705 et 760 0 environ.
La bande quittant la seconde chambre de main- tien en température 2 est renvoyée par des rouleaux de guidage 32 et 33 à la partie supérieure de la chambre de chauffage 4, dans laquelle la température du sodium liquide est de 730 0 environ. La bande se dirige alors vers le bas pour passer autour du rouleau 34, puis vers le haut, et elle quitte la chambre de recuit 4 en étant guidée par des rouleaux 35 et 36. Dans le cas de sodium liquide, la bande quitte la chambre 4 à une température de 150 C environ.
Des paires de rouleaux d'étanohéité 37 montés dans des paliers inclinés 38 étroitement appareillés sont prévues pour empêcher la pénétration d'air atmosphérique.
Ils empêchent également l'échappement de sodium liquide à partir de la chambre 4 de l'enceinte. Ces rouleaux provoquent en outre un pincement qui élimine le sodium de la bande. La référence 40 désigne, sur la fig. 1, une dérivation prévue pour le métal liquide, présentant des orifices 41, 42, 43 et 44 aboutissant aux comparti- ments 4, 5, 6 et 2' remplis de sodium et ménagés à l'intérieur de l'enceinte, ce qui permet au sodium liquide d'atteindre un niveau presque identique dans chaque compartiment. Toutefois, ces orifices sont si petits que, bien qu'ils permettent l'égalisation des
<Desc/Clms Page number 13>
niveaux du sodium, aucune circulation appréciable ne peut se produire entre les compartiments.
Des tubes 74 et 74' permettent l'introduction d'un gaz inerte tel que de l'argon au-dessus du sodium liquide qui se trouve à l'intérieur de l'enceinte.
On notera que le niveau du sodium liquide se trouve juste au-dessous des rouleaux supérieurs 26, 27 32, 33, etc.. Des niveaux de métal liquide plus élevés peuvent être prévus de façon à recouvrir la bande d'acier pendant la totalité de son séjour à l'intérieur de l'appareil de recuit.
A cause de la proximité entre le brin passant sur le rouleau de guidage 33 et !!le dirigeant vers le bas jusqu'au rouleau de guidage 34 et le brin se déplaçant vers le haut entre le rouleau de guidage 25 et le rouleau de guidage 26, il se produit un transfert de chaleur effectif entre le brin de bande ne déplaçant vers le bas et le brin de bande plus froid se dirigeant vers le haut. Cette récupération de chaleur réduit la consommation de combustible ou d'énergie à une fraction de celle qui est usuelle dans les équipements de recuit en continu classique, dans lesquels la quantité de chaleur récupérée est très faible.
Par oppostion à l'appareil de recuit du type en forme de tour de très landes dimensions décrit précédemment, qui a 18 mètres de haut et 30 mètres de longueur et qui renferme plusieurs centaines de mètres de bande, un appareil de recuit de même débit, utilisant du sodium liquide suivant l'invention, a seulement 6 mètres de haut et 3,60 mètres de long, et il ne renferme
<Desc/Clms Page number 14>
que de 45 à 75 mètres de bande à la fois. Par ailleurs$., du fait des caractéristique* de transfert thermique extraordinairement élevées du sodium, la température maximum du bain liquide n'a pas besoin habituellement de dépasser de plus de 27 C environ la température de recuit désirée pour la bande, et le mouvement de cette bande peut, sans résultat défavorable, être interrompu alors que la bande se trouve dans le bain.
Ceci évite l'utilisation, avec l'appareil suivant l'invention, des'*-, dispositifs de formation de boucles qui sont nécessaires à la fois à l'entrée et à la sortie des appareils de recuit classiques.
Suivant la variante de réalisation représentée sur la fig. 2, la bande 1 est chauffée rapidement, baus une chambre de recuit 50, jusqu'à la température de recuit désirée, dans le sodium liquide, et elle pénètre ensuite dans une première chambre de maintien en tempé- rature 51, dans laquelle elle est maintenue à cette température pendant le laps de temps désiré, des éléments chauffants 52 compensant les pertes de chaleur à partir de cette chambre 51. A partir de la chambre 51, la bande pénètre dans une chambre de refroidissement 53 munie de tubes de refroidissement 54.
La longueur et le nombre de passages de la bande dans les chambres 50 et 53 respectivement sont fonctions de la vitesse de déplacement, de façon à fournir la durée de séjour désirée pour la bande à l'intérieur de chaque partie de l'enceinte.
A partir de la chambre 53, la bande pénètre de nouveau dans le sodium, dans la partie supérieure de la chambre 50, en vue d'un nouveau chauffage jusqu'à la
<Desc/Clms Page number 15>
température de recuit comprise entre 705 et 760 C. La chambre 50 agit ainsi comme une seconde zone de maintien en températureLa bande passe alors sur des rouleaux appropriés 55, 56 et ±?et pénètre dans une seconde chambre de refroidissement 58 remplie de sodium liquide, puis après avoir change de direction sur le rouleau 59 au droit duquel sa température est de 593 0 environ, elle se déplace vers le bas pour pénétrer'de nouveau dans la chambre 50 en un point auquel la température du sodium est sensiblement égale à la température de la bande.
Cette bande se déplace ensuite vers le bas en passant autour de rouleaux de guidage 60, 61 et 62 et traverse les zones inférieures de la chambre 50, au voisinage immédiat du brin ascendant de la bande qui arrive, laquelle passe autour du rouleau 63 comme montré
Des tubes 64 prévus dans la chambre 58 sont traversés par des gaz plus froids ou plus chauds que la bande ou que le sodium, afin de provoquer une régulation rapide de la température de la bande quand il se produit des mudifications de la vitesse de déplacement de cette bande ou d'autres facteurs.
Afin de réduire la consommation d'énergie, en récupérant la chaleur abandonnée par la bande dans la partie du cycle correspondant à un refroidissement lent, la chambre de refroidissement lent 53 peut être entourée par un ohemisage 65, qui est représenté sur la fige 2 sous forme d'un canal à double paroi 66 relié à une pompe 67 prélevant du sodium liquide aux parties les plus froides du système, comme indiqué en 68 ou 69, et provoquant sa circulation à travers le chemisage
<Desc/Clms Page number 16>
dans une direction qui est en général oppesée à la direc- tion de déplacement de la bande traversant la zone de refroidissement lent 53, comme indiqué par les flèches.
Le sodium liquide chaud quitte ensuite le chemisage par les conduits représentés en pointillé, pour pénétrer dans les parties supérieures de la chambre 50, puis dans les canaux d'entrée 68 et 69. Par exemple, au droit du canal d'entrée 68. le sodium se trouve à une température de 370 0 environ, et dans le canal 69 sa température est de'150 à 2600 0 environ. Une vanne à trois voies 70 ou un dispositif équivalent permet de régler les propor- tions relatives de sodium à 370 et à 1500 0 aspirées par la pompe, afin de fournir la température la plus
EMI16.1
judicieuse pour le sodium pénétrant dans le chemisage ±2. en 71- -*!, chemisage est bien entendu recouvert extérieurement 3'une matière thermo-isolante.
Le sodium qui circule dans le -:axial, 66 et qui a absorbé la chaleur abandonnée par la bande ,s la sone de refroidissement lent 22 pénètre dans la chsmb..:'\, .2.Q. et est renvoyée â la pompe par lea canaux 68 et 69, La chambre 2Q forme l'équivalent de la chambre t aur la iix, L'utilisation de métal liquide -toast pas osnon- tielle dans les chambres 2:1 et 22, étant dO;:-""6 qu'aenun transfert de chaleur à la bande n'est nécensdc, dans la chambre 21 et qu'il surfit d'obtenir un faible ta\.., de transfert thermique dans la chambre 3* Par suite, 1<* chambres 51 et 53, de même que la chambre 7 sur la fig,, , peuvent être remplies d'un gaz protecteur, par exemple d'argon ou d'hélium (on peut utiliser de l'azote gazeux avec certaine métaux liquides vis-à-vis desquels il est
<Desc/Clms Page number 17>
inerte), qui est admis par le conduit 74.
L'utilisation de métal liquide dans la chambre 2 (Fig. 1) bien qu'elle ne soit pas absolument essentielle, demeure très dési- rable, au moins dans la partie dans laquelle la bande pénètre dans cette chambre, étant donné qu'il est judi- cieux d'augmenter alors la. température de la bande aussi rapidement que possible pour la faire passer de ,540 0 environ à la température de recuit et de maintient
On a représenté sur la fig. 3 un dispositif permettant de produire une vibration dans la bande.
Pour obtenir une vibration supersonique, il est préférable de prévoir des transducteurs 75, qui sont par exemple en matière céramique comme le titanate de baryum et qui sont excités électriquement par une source de courant électrique alternatif à haute fréquence, l'alimentation étant assurée par des conducteurs 76. De tels transduc- teurs et de tels dispositifs d'excitation se trouvent couramment sur le marché. Les vibrations, engendrées par le transducteur monté à l'extérieur de l'enceinte 77 contenant le sodium, peuvent être transmises au sodium liquide 79 comme montré sur la fig. 3 par des tiges 78, qui sont par exemple en titane métallique, au voisinage immédiat de la bande.
Un autre dispositif générateur de vibrations pouvant être utilisé est représenté sur la fig. 4. Le palier 80 de l'arbre du rouleau 81 sur lequel passe la bande est étudié de manière à présenter une certaine flexibilité, et un dispositif vibrateur à fonctionnement électrique, comprenant une bobine électrique et un noyau magnétostrictif en alliage magnétique; vibrant à la
<Desc/Clms Page number 18>
fréquence du courant électrique fourni à la bobine, tel que celui vendu sous la dénomination "Syntron 82", qui se trouve sur le marché, est combiné à ce palier. La. position lors du montage peut être telle qu'il en résulte une vibration de la bande dans le sens de sa longueur ou perpendiculairement au plan de sa surface.
Ce dernier mode de vibration est plus efficace pour augmenter la vites- se de transfert de la chaleur, tandis que le premier assure une meilleure excitation des molécules du métal formant la bande.
En plus des exemples mentionnés dans le tableau qui précède, on donnera ci-après un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention. On fait passer une bande d'acier laminé à froid ayant une teneur en carbone de 0,12 % et une épaisseur égale à 0,22 mm à travers du sodium en fusion qui l'amène à la température de recuit de 730 0 en 3,5 secondes, puis on maintient la bande à cette température pendant 2 secondes, on la refroidit ensuite lentement en 1,5 seconde jusqu'à. 593 0, on la chauffe de nouveau à 7200 0 en 1 seconde, onla maintient à cette température pendant 2 secondes, puis on la refroidit en 1,5 seconde jusqu'à 593.
C, on la réchauffe à 720 C en 1 'seconde, on la maintient à 720 0 pendant.
2 secondes, puis on la refroidit à 150 0 en 3 secondes. a bande est prélevée au sodium en fusion et est finale- ment refroidie rapidement jusqu'à 38 0 environ par immersion dans de l'huile froide. La bande d'acier recuit résultante a une dureté Rockwell B de 40 environ. Elle résiste à un durcissement par vieillissement et sa dureté' ; est constante. Le sodium métallique fournit une surface
<Desc/Clms Page number 19>
brillante et claire pour cette bande d'acier. En outre, on effectue la mise en oeuvre du procédé tandis que la bande d'acier est soumise à des vibrations à une fréquen- ce de 9 600 cycles par seconde pendant le stade de préchauffage a).
Les vitesses de chauffage rapides semblent fourni? des résultats qui ne peuvent pas être obtenus avec des vitesses de chauffage plus faibles telles que celiez utilisées dans les procédés classiques, et on obtient un recuit plus complet et une bande d'aoier plus stable.
Bien qu'on ait décrit la mise en oeuvre de l'invention dans le cas de l'utilisation de métal liquide comme milieu de chauffage et de traitement, il est évident que n'importe quel moyen permettant d'effectuer un chauffage rapide jusqu'à la température de recuit (par exemple une bobine d'induction et des jets de gaz à grande capacité thermique), un refroidissement et un nouveau chauffage peuvent être utilisés également suivant l'invention. Le nouveau procédé consiste fonda- mentalement à effectuer deux opérations de recuit et de refroidissement au cours des cycles de traitement ther- mique, de la manière spécifiée. Les fluides de chauffage et de refrcidiissement ou les matières de transfert thermique peuvent avoir ou non la même composition.
D'autres modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for annealing steel strips,
The present invention relates to an improved process for annealing steel strips or talas in a short period of time.
According to a conventional process for annealing long or continuous steel strips or gauges by means of high speed equipment, a tower-shaped installation is used, in which the steel strip forms loops. Extending upward and downward passing over rollers, this tower containing an atmosphere constituted by a heated shielding gas.
In such equipment, a strip of low carbon steel is heated
<Desc / Clms Page number 2>
an annealing temperature of about 730 in a lapa of
EMI2.1
time of about 22 seconds, it is maintained at this /, j / annealing temperature laying about 29 seconds then it is cooled slowly in a time lapse of 22
EMI2.2
seconds to about 48040, after which it is finally cooled at a higher rate to ,,, j 1.1 ', i to a final temperature of about 65 0, in a period of .../ time of 43 seconds about.
Total residence time
EMI2.3
of a steel belt in this equipment have anviton 2 \? j'minuteng and given that the speed of the hande is about 300 neters / min, ute the oven contains about 600 meters of hay belt *
# High speed annealing equipment,
EMI2.4
classic of this kind comprises a tower having a height of about 18 meters and a length of about 30 meters to which must be added the devices for forming a loop provided at both ends and the rolling and unwinding stations * Industrial equipment of this type has a maximum annealing capacity of about 30 tonnes of strip per hour. Further, complete annealing to an extra soft state is impractical.
The band
EMI2.5
Steel is usually "quartered" or has a slightly low degree of hardness.
An additional problem that arises for steel
EMI2.6
all forms of annealed t8les have that of age hardening. Ainai, of the steel subjected, 'to a test immediately after annealing appears to be
EMI2.7
completely annealed, but its hardness increases with time * This corresponds to a parbion-; ,, characteristic which is quite independent. Sheet steel or tape
<Desc / Clms Page number 3>
steel must not change hardness during storage, otherwise! subsequent use is affected
EMI3.1
unfavorably. The problem of hardening -.jar aging is very important in the case of tU / .8 lined steel strip or sheet, particularly if it is subsequently rolled at tempering temperature.
Liquid metal baths have already been proposed for carrying out annealing, as undone in the
EMI3.2
United States Patent No. 2,797.7 of June 25, 1957 * The invention relates to a novel method preferably using the apparatus decreed in this patent.
EMI3.3
I, /. T; ù United States of America or a neighboring apparatus. However, the "" t ') assigned according to the invention could be implemented with an annealing au4.: - e 1'a3.de un. liquid metal.
EMI3.4
The aim of the invention is to :. 11 parmettB.nb process will anneal a strip or tale deacieziu carbon to a degree of softening corresponding'as example to a value ranging from 38 to 50 to the power of. Ftooltrell B durations, in a fradtion of the period of te11'1 necessary with the other current processes, and of perT.1et., obtaining properties of hardness more uniform in mt pC) ilvan1ï 8tkmieux controlled in the t8le d, ' ac3 .:
r having undergone annealing,
According to the invention, a steel strip or sheet is subjected to rapid annealing by applying a liquid metal to its surface, in order to heat and cool this strip at high rates of variation of its temperature and at least two single heating cycles
EMI3.5
temperature ranging from? 05 to? 60 O. to drop to
<Desc / Clms Page number 4>
a value of 565 to 620. C, such that the annealed steel exhibits not only a softening condition corresponding to an extra-soft state, but also a reduced tendency to. aging hardening.
A further aim of the invention is to provide a method which makes it possible to subject a strip or sheet of carbon steel to recrystallization annealing in a total time lapse of from about 5 to 20 seconds, producing a canoe substantially extra-soft.
Another object of the invention is to create a new process for annealing a steel strip or sheet consisting in heating the steel strip in a liquid metal up to the desired annealing temperature, in cooling this strip at least. once to a temperature which is 110 to 220 ° below the annealing temperature, reheating the steel strip at least once to the annealing temperature, and finally rapidly cooling said strip substantially to room temperature.
Yet another object of the invention is to provide a method for performing a rapid annealing of a carbon steel strip in a short time by applying high frequency vibrations and the strip during its annealing. in liquid metal.
Still other objects and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, given with reference to the appended drawings, given without limitation and on which: -
Rod 1 is a vertical sectional view of a
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
liquid metal lathe oOl1velul.u'b the sise 81Jeuvre to the process.
Figs 2 is. vertical sectional view with tria- "... i.8D" ': - to * realization of t01 "to liquid metal: .. urrenant to the miae implementation of the proci-6e The rods' and 4 are v. This is carried out vertically through portions of liquid ovens combined with vibratory devices pumped through the process.
The invention is based on this aonBtatation that no steel strip or sheet can be annealed continuously in a 001 ", 0 period of time, being able to go down in total to about seconds and
1
EMI5.2
not exceeding a fraction of m3, nut using
EMI5.3
a Method according to which the strip or t ,,, e of steel is heated by means of a 1: 4 metal furnace comprising zones in which dtemperatures prevail
EMI5.4
different, to carry out the following operations ... ttt8 za) The continuous steel strip is heated rapidly in a few 8eO (; "-, For example in one to five., j ,,, -The annealing temperature ranging from, ,;
there are approximately 760 C, by applying this strip of heated liquid metal,
EMI5.5
b) The al1 strip is maintained at the annealing temperature for a period of 0.5 to 3 seconds. c) The temperature of the steel strip is reduced to a temperature of between 565 and 620 0 approximately, in a period of time ranging from 1 to 5 seconds. d) We quickly heat up the steel bar
<Desc / Clms Page number 6>
in one or two seconds up to the annealing temperature) between 705 and 760 C. e) The steel strip is kept at the annealing temperature for at least one second, and f) The strip is cooled rapidly steel up to a temperature of at least 150 C.
Operations c), d) and e) can be repeated one or more times. For certain alloy steels which are particularly difficult to anneal to, an extra-soft annealing e @, repeating operations c), d) and e) in order to bring the steel strip two or three times to the annealing temperature supplied a extra-talented tape, which is completely annealed and exceptionally uniform. This "triple" process gives satisfaction to any strip-shaped material.
According to an efficient embodiment of this method, the continuous steel strip is preferably completely immersed in the liquid metal during the entire treatment. In addition, to get a surrender. maximum thermal resistance, the steel strip must move against the current after reaching the maximum temperature zone, so that this hot annealed steel strip gives up: its heat to the liquid metal and consequently heats this metal , which in turn transfers heat to the part of the steel strip entering the heating zone.
According to another embodiment, the hot liquid metal is pumped against the surface of the steel strip, which provides high rates of change in temperature. Furthermore, following this latter process, the liquid metal does not adhere to
<Desc / Clms Page number 7>
The surface of the steel, which remains clear and shiny.
EMI7.1
In the oas of very thin aeier strip, having by e: x.tr'iple a thickness not exceeding 0.05 Ma or in the oa8 da fine wire, the times of operations b), c) ë) 6t e ) can be around 0.seconds, while the results of operations a) and f) can be of a small amount.
Therefore, thin steel strips of this kind can be processed completely or in the time range from 5 to. 6 seconds * Thicker gold sheets, for example having a 'thick.eU%' ranging from 0.25 to 0,> ne, may require an annealing time% o5Hi o ranging from 13 to 20 seconds and 25 a 30 seconds in ie (e (t'un pnocos, ux or triple treatment * The heating rate of the steel strip
EMI7.2
0 -1131 liquid ;; tal causes the variation of the weçët6û'v-iir, of this ba-nde at speeds ranging; from 165 to 825 * 0 ps. during the initial heating stage a), the ana1r ues 1 * 1 e ,, ittSe8 will be obtained during the << - frp-li & .ment stage. f) while during the cooling - "! m- '' 1 'It t j: ri <; ipondank in step a) # the $' '.t:
V: l .. "'. 5. ;;. I> l J: of te:.: Pl!:" ... ture of the band is included 1 4. 5; "<.;, 2'750 r pl '..': 'seoonde.
Other advantages are obtained if energy
EMI7.3
vJbL <; 5ù .. <. is applied to the tape during processing. vibrations at audible frequencies. increase the
EMI7.4
yr.w =: transfer of heat between the liquid metal bt the steel baiide and cause the rapid elimination of gas films and films DUpetiioiols * Supersonic vibratory energy, the frequency of which is for example between 10,000 and 100,000 o7eles / secondel, at a
<Desc / Clms Page number 8>
noticeable effect on molecules and allows an extra-soft state to be obtained more quickly.
It seems that the energy of the vibrations still excites the heated molecules% of the metal, so that they more easily undergo the desired conversion to go from an elongated and divided fine crystalline texture, due to rolling or some other way of working cold, to a cubic crystallographic network formed of large crystals, which is characteristic of fully annealed steel *
By the expression -strip or steel sheet is meant. carbon steel, that is to say steel having a carbon content ranging for example from 0.04 to 0.15%,
as well as alloy steels having various compositions. The term "strip" also covers sheets of different widths, wire, which may have a circular section or other cross-sectional shape, as well as narrow strips or ribbons. Steel sheet intended to be tinned is completely annealed to an extra-soft state corresponding for example to a Rockwell B hardness ranging from 38 to 42.
The following table relates to examples of implementation of the invention during which a steel strip with a low carbon content (carbon content ranging from 0.04 to 0.15%) has been completely annealed, all times being expressed in seconds 1
<Desc / Clms Page number 9>
EMI9.1
A B a 3 E 1 G a) Heating at 720-7;
0 0 5 3 5 b) Hold at this temp. 2 2 2 1 3 0.5 0.5 e) Cooling 70.'50 '
EMI9.2
<tb> to <SEP> 5930 <SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 1.0
<tb>
EMI9.3
d) e) Heating to? 20-? 30 0
EMI9.4
<tb> approximately <SEP> and <SEP> time <SEP> of <SEP> main <SEP> tien <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 1.5 <SEP> 1.5
<tb> Repeat <SEP> of <SEP> c) <SEP> 0.5
<tb>
EMI9.5
Repetition of * 6L) -e) 195
EMI9.6
<tb> f) <SEP> Cooling <SEP> to <SEP> 150 '<SEP> 0 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> Total <SEP> time <SEP> 19 <SEP> 13 <SEP> 17 <SEP> 7 <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> 8,
0
<tb>
F and G cycles are applied to the thinnest steel sheets *
The invention is not limited to a particular means for heating and (or) cooling the strip.
Any means enabling the strip to be heated and reheated, then to be cooled at a determined speed,! can be used. The choice between the various means available is determined by the particular conditions of a given installation and by economic considerations.
'
For reasons which will become apparent later, it seems preferable in general to effect the rapid heating and cooling of the strip by bringing this strip into contact with liquid sodium or the like.
EMI9.7
suitable metals, such as lead, bismuth, sodium, potassium, lithium, and other liquid metals, as described in United States patents
EMI9.8
of America No. 2,797,155 of June 25, 1957 and No. 2,797,177 * already cited. The podium has a greater heat transfer capacity than any other known substance.
It can therefore provide an extremely rapid rise in temperature for the belt, or a
EMI9.9
brutal chv.dfoge, with only a slight excess of
<Desc / Clms Page number 10>
sodium temperature relative to the. web temperature. Sodium also protects the surface of the strip, since its affinity for oxygen prevents the formation of iron oxide on the surface of this strip. It is of course also possible to use other liquid metals or alloys.
When carrying out the invention using metal or liquid sodium, it is preferable to use the arrangement shown in the accompanying drawing, in which identical references have been used to designate corresponding members.
As shown in fig. 1, the continuous steel strip 1 passes over a guide roller 2 to enter an enclosure generally designated by the reference 3, which is divided into compartments or chambers 4, 5, 6 and 7 by partitions 8 , 9 and 10. The enclosure 3 is preferably provided with a stainless steel lining II and an outer sheet metal casing 12, a suitable heat-insulating material 13 being arranged between this lining and this casing. This enclosure 3 is filled with liquid metal such as sodium, up to the level indicated by the dashed lines.
A partition 14 directed downwards, combined with short transverse partitions 15, 16, 17 and 18, divides the chamber 4 into several determined thermal zones 19, 20, 21, 22 and 23 in which the temperature of the liquid sodium is regulated at means of heating elements 24. The strip .1. is heated rapidly and gradually to a temperature of 705 to 760 0 by contact with liquid sodium.
<Desc / Clms Page number 11>
The web 1 passes over a series of guide rollers such as the lower roller 25 and the rollers 26 and 27, some of which can be positively driven) in order to enter a chamber which is maintained at a very high processing temperature. close to that prevailing at the upper part of the annealing chamber 4 under the effect of the heating elements 28. A suitable annealing temperature is usually about 720 to 730 0 for a strip of low carbon steel, and Heating elements 28 provided in the bemperature maintenance chamber 5 compensate for the heat losses from the liquid sodium, towards the walls 8 and from this chamber.
The length of the path of the tape in chamber 2 relative to the speed of that tape is further such that this tape remains in chamber 2 for the desired period of time, which usually does not exceed a few seconds.
From the temperature-holding chamber 5, the strip enters chamber 6, which is a slow cooling zone, in which, under the effect of cooling or heat withdrawing elements such as tubes 29 through which air at a temperature below 593 0 is conveyed, the metallic sodium is cooled, which consequently cools the strip to bring it from about 730 0 to a temperature in the region of 565 to 620 Ce Several Guide rollers form several loops of tape in chamber 6, so that the time period during which the tape is cooled is determined ,, An insulating cover can be provided above chamber 6 to separate it
<Desc / Clms Page number 12>
neighboring warmer areas. From the.
chamber 6, the strip enters chamber 7, which is a second heating and temperature maintenance chamber in which said strip is, tied the effect of the heating elements 31, reduced very quickly to the annealing temperature of between 705 and 760 0 approximately.
The web leaving the second temperature holding chamber 2 is returned by guide rollers 32 and 33 to the upper part of the heating chamber 4, where the temperature of the liquid sodium is approximately 730 ° C. The strip then goes downwards to pass around the roller 34, then upwards, and it leaves the annealing chamber 4, being guided by the rollers 35 and 36. In the case of liquid sodium, the strip leaves the chamber. 4 at a temperature of approximately 150 C.
Pairs of etanoheity rollers 37 mounted in closely matched inclined bearings 38 are provided to prevent entry of atmospheric air.
They also prevent the escape of liquid sodium from chamber 4 of the enclosure. These rollers further cause a nip which removes sodium from the web. Reference 40 designates, in FIG. 1, a bypass provided for the liquid metal, having orifices 41, 42, 43 and 44 leading to compartments 4, 5, 6 and 2 'filled with sodium and provided inside the enclosure, which allows sodium to reach an almost identical level in each compartment. However, these orifices are so small that, although they allow the equalization of
<Desc / Clms Page number 13>
sodium levels, no appreciable circulation can occur between the compartments.
Tubes 74 and 74 'allow the introduction of an inert gas such as argon above the liquid sodium which is inside the enclosure.
Note that the level of liquid sodium is just below the upper rollers 26, 27 32, 33, etc. Higher levels of liquid metal can be provided so as to cover the steel strip for the entire length of time. its stay inside the annealing apparatus.
Because of the proximity between the strand passing over the guide roller 33 and !! directing it down to the guide roller 34 and the strand moving upwards between the guide roller 25 and the guide roller 26 , there is effective heat transfer between the non-downward moving tape strand and the cooler upward moving tape strand. This heat recovery reduces fuel or energy consumption to a fraction of that usual in conventional continuous annealing equipment, in which the amount of heat recovered is very low.
As opposed to the annealing apparatus of the type in the form of a tower of very moorland dimensions described above, which is 18 meters high and 30 meters long and which contains several hundred meters of strip, an annealing apparatus of the same rate, using liquid sodium according to the invention, is only 6 meters high and 3.60 meters long, and it does not contain
<Desc / Clms Page number 14>
that 45 to 75 meters of tape at a time. On the other hand, due to the extraordinarily high heat transfer characteristics of sodium, the maximum temperature of the liquid bath does not usually need to exceed by more than about 27 ° C the desired annealing temperature for the strip, and the movement. of this band can, without unfavorable result, be interrupted while the band is in the bath.
This avoids the use, with the apparatus according to the invention, of the '* -, loop forming devices which are required both at the input and at the output of conventional annealing apparatus.
According to the variant embodiment shown in FIG. 2, the strip 1 is heated rapidly, in an annealing chamber 50, to the desired annealing temperature, in liquid sodium, and it then enters a first temperature holding chamber 51, in which it is. maintained at this temperature for the desired period of time, the heating elements 52 compensating for the heat losses from this chamber 51. From the chamber 51, the strip enters a cooling chamber 53 provided with cooling tubes 54.
The length and number of passes of the strip through chambers 50 and 53 respectively are a function of the speed of travel, so as to provide the desired residence time for the strip within each part of the enclosure.
From chamber 53, the strip re-enters sodium, in the upper part of chamber 50, for further heating up to
<Desc / Clms Page number 15>
annealing temperature between 705 and 760 C. The chamber 50 thus acts as a second temperature maintaining zone The strip then passes over suitable rollers 55, 56 and ±? and enters a second cooling chamber 58 filled with liquid sodium, then after having changed direction on the roller 59 at the right of which its temperature is about 593 0, it moves downwards to re-enter the chamber 50 at a point at which the temperature of the sodium is substantially equal to the temperature Of the band.
This strip then travels downward passing around guide rollers 60, 61 and 62 and passes through the lower areas of chamber 50, in the immediate vicinity of the rising run of the incoming strip, which passes around roll 63 as shown.
Tubes 64 provided in chamber 58 are traversed by gases colder or hotter than the strip or than the sodium, in order to bring about a rapid regulation of the temperature of the strip when there are changes in the speed of movement of the strip. this band or other factors.
In order to reduce the energy consumption, by recovering the heat given up by the strip in the part of the cycle corresponding to slow cooling, the slow cooling chamber 53 can be surrounded by a sleeve 65, which is shown in fig 2 below. form of a double-walled channel 66 connected to a pump 67 taking liquid sodium from the colder parts of the system, as indicated at 68 or 69, and causing it to flow through the liner
<Desc / Clms Page number 16>
in a direction which is generally opposite to the direction of travel of the web passing through the slow cooling zone 53, as indicated by the arrows.
The hot liquid sodium then leaves the liner through the ducts shown in dotted lines, to enter the upper parts of the chamber 50, then into the inlet channels 68 and 69. For example, to the right of the inlet channel 68. the sodium is at a temperature of approximately 370 0, and in channel 69 its temperature is from 150 to 2600 0 approximately. A three-way valve 70 or an equivalent device makes it possible to adjust the relative proportions of sodium to 370 and to 1500 0 sucked in by the pump, in order to provide the highest temperature.
EMI16.1
suitable for sodium entering the jacket ± 2. in 71- - * !, the liner is of course covered on the outside with a heat-insulating material.
The sodium which circulates in the -: axial, 66 and which has absorbed the heat abandoned by the belt, s the slow cooling sone 22 enters the chsmb ..: '\, .2.Q. and is returned to the pump through channels 68 and 69, Chamber 2Q forms the equivalent of the chamber at the iix, The use of liquid metal -toast not oson- tial in chambers 2: 1 and 22, being dO;: - "" 6 that in a transfer of heat to the strip is not necessary, in the chamber 21 and that it is enough to obtain a low ta \ .., of heat transfer in the chamber 3 * As a result , 1 <* chambers 51 and 53, as well as chamber 7 in fig ,,, can be filled with a protective gas, for example argon or helium (nitrogen gas can be used with certain liquid metals against which it is
<Desc / Clms Page number 17>
inert), which is admitted through line 74.
The use of molten metal in chamber 2 (Fig. 1), although not absolutely essential, remains very desirable, at least in the part into which the tape enters this chamber, since it is wise to increase the. temperature of the strip as quickly as possible to bring it from approximately .540 0 to the annealing and holding temperature
There is shown in FIG. 3 a device for producing a vibration in the band.
To obtain supersonic vibration, it is preferable to provide transducers 75, which are for example made of ceramic material such as barium titanate and which are electrically excited by a source of high-frequency alternating electric current, the power supply being provided by conductors 76. Such transducers and excitation devices are commonly found on the market. The vibrations, generated by the transducer mounted outside the enclosure 77 containing the sodium, can be transmitted to the liquid sodium 79 as shown in FIG. 3 by rods 78, which are for example made of metallic titanium, in the immediate vicinity of the strip.
Another vibration generating device which can be used is shown in FIG. 4. The bearing 80 of the shaft of the roller 81 over which the strip passes is designed so as to have a certain flexibility, and an electrically operated vibrating device, comprising an electric coil and a magnetostrictive core made of magnetic alloy; vibrating at the
<Desc / Clms Page number 18>
frequency of the electric current supplied to the coil, such as that sold under the name "Syntron 82", which is on the market, is combined with this bearing. The position during assembly may be such as to result in vibration of the strip in the direction of its length or perpendicular to the plane of its surface.
The latter mode of vibration is more effective in increasing the rate of heat transfer, while the former provides better excitation of the molecules of the metal forming the band.
In addition to the examples mentioned in the preceding table, a particular example of implementation of the invention will be given below. A strip of cold rolled steel having a carbon content of 0.12% and a thickness equal to 0.22 mm is passed through molten sodium which brings it to the annealing temperature of 730 0 in 3. , 5 seconds, then the strip is maintained at this temperature for 2 seconds, then cooled slowly over 1.5 seconds to. 593 0, it was heated again to 7200 0 in 1 second, maintained at that temperature for 2 seconds, then cooled in 1.5 seconds to 593.
C, it is heated to 720 C in 1 second, it is maintained at 720 0 for.
2 seconds, then it is cooled to 150 0 in 3 seconds. The strip is taken out of molten sodium and is finally cooled rapidly to about 380 by immersion in cold oil. The resulting annealed steel strip has a Rockwell B hardness of about 40. It is resistant to aging hardening and its hardness; is constant. Metallic sodium provides a surface
<Desc / Clms Page number 19>
shiny and clear for this steel band. Further, the process is carried out while the steel strip is vibrated at a frequency of 9600 cycles per second during the preheating stage a).
Fast heating speeds seem to be provided? results which cannot be obtained with slower heating rates such as those used in conventional processes, and a more complete annealing and a more stable steel band are obtained.
Although the implementation of the invention has been described in the case of the use of liquid metal as a heating and treatment medium, it is obvious that any means allowing rapid heating up to at the annealing temperature (for example an induction coil and high thermal capacity gas jets), cooling and reheating can also be used according to the invention. The new process basically consists of performing two annealing and cooling operations during heat treatment cycles, as specified. The heating and cooling fluids or heat transfer materials may or may not have the same composition.
Other modifications can be made to the embodiments described, in the field of technical equivalences, without departing from the invention.