用于热处理轮胎的钢增强元件的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于热处理轮胎的钢增强元件(F)的方法，所述方法包括钢微观结构的转变。根据所述方法，在钢微观结构转变的过程中通过同时从增强元件(F)中提取热量并将热量供应至增强元件(F)从而降低增强元件(F)的温度。
【专利说明】
用于热处理轮胎的钢増强元件的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于热处理轮胎的钢增强元件的方法。【背景技术】
[0002]根据现有技术已知一种用于制造轮胎的钢增强元件(例如钢丝)的方法。
[0003]所述制造方法能够从初始直径在4.5和7.5mm之间的丝线(称为线材)制造可以用于轮胎的增强帘布层的直径在〇.〇8_和0.50_之间的丝线。
[0004]首先，例如在干燥环境下拉伸主要珠光体微观结构的线材，从而将其初始直径减少至中间直径(例如等于1.3mm)。在该拉伸步骤结束时，丝线的钢具有包括数种混合相的微观结构。
[0005]接下来，将具有中间直径的丝线进行热处理从而改变钢的微观结构。在这种情况下，钢的主要珠光体微观结构得到再生。
[0006]在用金属层涂布具有中间直径的丝线之后，例如在潮湿环境下拉伸经涂布的具有中间直径的丝线，从而将其直径减少至最终直径(例如等于〇.20_)。
[0007]根据US 4 767 472已知一种用于热处理具有中间直径的丝线的方法，所述方法包括三个步骤并且通过热处理设施来进行。
[0008]在丝线的行进方向上，所述热处理设施包括用于储存未处理丝线的上游装置(例如上游卷筒)、加热设备、冷却设备，和用于储存经处理丝线的下游装置(例如下游卷筒)。
[0009]在第一步骤的过程中，将丝线的温度增加至高于钢的奥氏体温度从而获得主要奥氏体微观结构。出于此目的，所述热处理设施包括用于加热丝线的设备，所述设备包括燃气炉。
[0010]然后，在第二步骤中，通过包括水浴的冷却设备降低丝线的温度从而获得亚稳定奥氏体微观结构。所述浴包括温度高于80°C的纯液体水，丝线经过该液体水行进。
[0011]在所述浴下游进行的第三步骤中，在环境空气或绝热设备中使丝线的温度降低。 在该暴露于环境空气的过程中，主要奥氏体微观结构转变为主要珠光体微观结构，或者在浴中预启动的该转变通过经过珠光体转变范围而继续。
[0012]然而，在该转变的过程中，不可能精确地控制温度降低的速率，特别是为了控制再辉。为了解决该问题，文献US 6 228 188提出在转变的过程中丝线经过水浴与穿过空气进行交替的连续传递。
[0013]然而，该过程的控制相对繁琐。确实，根据温度降低的期望速率，需要控制数个参数，例如浴的长度、穿过空气的长度、浴的水温、环境空气的温度、丝线的行进速度。一旦丝线的性质(特别是其直径和钢的组成)变化，这些参数必须立即改变。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是一种更灵活的热处理方法。
[0015]出于此目的，本发明的一个主题是一种用于热处理轮胎的钢增强元件的方法，所述方法包括钢微观结构的转变，其中在钢微观结构转变的过程中通过同时提取增强元件的热量并将热量供应至增强元件从而降低增强元件的温度。
[0016]根据本发明的方法易于控制。所述方法能够改变增强元件的性质而不需要改变太多的参数。确实，温度的降低可以通过确定必须从增强元件中提取的热量的量而容易地控制。该量则可以通过同时控制热量的提取和供应而容易地调整，这不同于根据现有技术的仅通过浴和环境空气提取热量的方法。
[0017]本发明应用于在钢微观结构转变的过程中降低增强元件的温度的任何类型的方法，并且更有利地应用于连续冷却热处理(缩写为“TTRC”)方法。不同于等温热处理(缩写为 “TTI”)方法，所述等温热处理方法使用TTT(时间-温度-转变)图表并且在温度降低步骤的过程中包括速率的一次或多次改变，TTRC-型方法使用TRC(连续冷却转变)图表并且在温度降低步骤的过程中具有连续的速率。
[0018]在本说明书中，由表述“在a和b之间”表示的任何数值范围代表从大于a至小于b的数值范围(即排除了端值a和b )，而由表述“从a至b”表示的任何数值范围代表从a开始直至b 的数值范围(即包括端值a和b)。
[0019]在一个实施方案中，通过与至少一个冷源接触的热对流从增强元件中提取热量。
[0020]在一个实施方案中，由通过增强元件的焦耳效应将热量供应至增强元件。
[0021]由焦耳效应供应热量允许通过增强元件将热量直接供应至增强元件。因此，可以非常快速地增加温度，这使得可以使用较高行进速度并由此获得较高单位质量生产量。确实，由焦耳效应供应热量是极其有效的，因为其通过丝线进行而没有对流。
[0022]此外，相对于其它用于供应热量的方法(特别是如燃气炉的对流类型)，由焦耳效应供应热量导致相对较低并受控的能量消耗。[〇〇23]优选地，通过用于从增强元件中提取热量的装置从增强元件中提取热量，所述装置包括:
[0024]-增强元件的行进室，所述行进室包括布置在增强元件和外部冷源之间的中间冷源，
[0025]-用于外部冷源循环的室，所述室布置在增强元件的行进室的周围。
[0026]这种提取装置与高行进速度是兼容的。确实，热量提取装置具有显著大于在现有技术中使用的水浴的热量提取容量，这使得可以增加增强元件的行进速度。
[0027]此外，在现有技术使用的浴中，较高速度导致与丝线接触的水的湍流并由此导致丝线温度的不充分和不太受控的降低，然后导致丝线表面缺陷的出现。通过去除水浴，消除了在高速度下出现湍流的问题并由此消除了增强元件出现表面缺陷的问题。
[0028]此外，提取装置比通常使用的浴(无论是水浴、铅浴还是熔融盐浴)更加安全。确实，循环室可以使得增强元件与操作者物理隔离。
[0029]不同于可能引起环境和安全问题的铅浴或熔融盐浴，提取装置是安全的并且是环境友好的。此外，使用的热量提取装置使得可以避免用于去除覆盖增强元件的铅或熔融盐的任何清洁步骤。
[0030]在一个实施方案中，中间冷源包含热交换气体。在一个实施方案中，热交换气体可以包含一种或多种气体成分。[0031 ]有利地，热交换气体包括选自还原气体、惰性气体和这些气体的混合物的气体，优选选自还原气体并且更优选为二氢。
[0032]在一个实施方案中，外部冷源包括热交换液体。[〇〇33]优选地，通过装置将热量供应至增强元件，所述装置由通过增强元件的焦耳效应供应热量并且包括两个导电端子。
[0034]有利地，每个导电端子包括导电旋转滑轮。
[0035]旋转滑轮允许导电和增强元件的穿过和引导，不管增强元件的行进速度如何。 [〇〇36] 有利地，增强元件以严格大于40m.mirT1，优选严格大于90m.mirT1，更优选大于或等于200m.mirT1，并且还更优选大于或等于300m.mirT1的平均行进速度行进。[〇〇37]平均速度应理解为意指增强元件的一个点的行进距离与该点行进该距离所用的时间的比例。[〇〇38]不同于在US 4 767 472中描述的方法和不可避免需要相对较长转变时间(例如大约数十秒)的TTI方法，在TTRC型方法中的转变可以相对较短(例如大约数秒)，这使得可以在具有减小尺寸的设施中使用较高的行进速度。
[0039]在一个实施方案中，在钢微观结构转变的过程中，温度降低的平均速率大于或等于30°C.s'优选大于或等于50°C.jT1，并且更优选大于或等于70°C.jT1。
[0040]使用过低的平均降低速率不能快速地进行钢微观结构的转变。因此，获得具有不期望机械性质的钢的风险达到最小化。
[0041]在一个实施方案中，在钢微观结构转变的过程中，温度降低的平均速率小于或等于110°C.s'优选小于或等于100°C.jT1，并且更优选小于或等于90°C.jT1。
[0042]使用过高的降低速率的风险是导致钢的淬火，这根据钢的期望性质是不期望的。 [〇〇43]平均降低速率理解为意指在转变前和转变后温度之间的摄氏度差值与进行转变所用的时间的比例。[〇〇44]因此，可以设想数个实施方案，在这些实施方案中的平均降低速率在301:.(1至90 °C ? s—1、30 °C ? s—1至 100 °C ? s—1、30 °C ? s—1至 110 °C ? s—1、50 °C ? s—1 至90 °C ? s—1、50 °C ? s—1 至 100 °C ? s—1、50 °C ? s—1至 110 °C ? s—1、70 °C ? s—1至90 °C ? s—1、70 °C ? s—1至 100 °C ? s—1和70 °C ? s—1至 110 °C ? s 4的范围内。
[0045]在一个实施方案中，在钢微观结构的转变过程中，降低的温度大于30°C，优选大于 50 °C，更优选大于75 °C并且还更优选大于100 °C。[〇〇46] 在一个实施方案中，钢微观结构的转变在800 °C至400 °C，优选750 °C至500 °C，更优选650°C至550°C的温度范围内进行。
[0047]表述“大于X°C”意指降低的温度严格大于X°C的温度范围，因此不包括X°C的值。
[0048]优选地，所述方法包括通过以下的连续冷却而降低增强元件温度的步骤:
[0049]-从钢的初始稳定范围的初始温度，
[0050]-至钢的最终稳定范围的最终温度，[0051 ]温度降低步骤包括钢微观结构从初始范围的微观结构至最终范围的微观结构的转变。
[0052]所述方法因此相对稳健并易于控制。确实，不同于在US 4 767 472中描述的方法和现有技术中的一些热处理方法(称为等温转变方法(对于等温热处理缩写为“TTI”))，其中钢的转变在基本上恒定的温度下进行，本发明的方法包括连续冷却(对于连续冷却热处理缩写为“TTRC”)。这两种类型的方法很容易区分，特别是通过用于表述所述方法的时间-温度图表。TTI型方法使用TTT(时间-温度-转变)图表并且在温度降低步骤的过程中包括速率的一次或多次改变。TTRC型方法使用TTRC(连续冷却转变)图表并且在温度降低步骤的过程中具有连续的速率。因此，在TTRC型方法的其它特征中，在钢微观结构转变的过程中降低增强元件的温度。[〇〇53]在如上描述的方法中，一旦限定温度降低的速率，则在温度降低步骤的过程中鉴于其连续性而相对易于控制。
[0054]此外，不同于将非常大量的热量供应至增强元件从而在转变的过程中使增强元件保持在基本恒定的温度的TTI型方法，所描述的TTRC型方法能够降低方法的能量消耗。 [〇〇55]在一个实施方案中，初始温度大于或等于750°C，优选大于或等于800°C，更优选大于或等于850°C。[〇〇56] 在一个实施方案中，最终温度小于或等于650°C，优选小于或等于550°C，更优选小于或等于450°C。[〇〇57]因此，可以设想数个实施方案，在这些实施方案中初始温度/最终温度对为750°C/ 450°C、750°C/550°C、750°C/650°C、800°C/450°C、800°C/550°C、800°C/650°C、850°C/450 °C、850°C/550°C、850°C/650°C。
[0058]在一个实施方案中，初始范围为钢的奥氏体稳定范围。因此，钢优选具有主要奥氏体初始微观结构。
[0059]在一个实施方案中，最终范围为钢的铁素体-珠光体稳定范围。因此，在该铁素体-珠光体稳定范围中，钢具有主要铁素体_珠光体最终微观结构。钢还可以包括(取决于钢的组成和方法的各种参数)贝氏体和/或铁素体和/或马氏体。在存在一种或多种这些微观结构的情况下，铁素体-珠光体微观结构优选是主要的。
[0060]主要奥氏体/铁素体-珠光体微观结构以本领域技术人员已知的方法理解为意指相对于构成钢的其它相，钢包括主要的奥氏体/珠光体相。主要的相理解为意指相对于其它相的总份数，钢包括(以重量计)较高份数的该相，即大于50重量％，优选大于75重量％，或者甚至大于95重量％，更优选大于98重量％的该相，相对于其它相的总份数。
[0061]有利地，温度降低步骤包括在钢的初始稳定范围中降低增强元件的温度。
[0062]有利地，温度降低步骤包括在钢的最终稳定范围中降低增强元件的温度。
[0063]在一个实施方案中，钢微观结构通过经过至少一个转变范围而转变。
[0064]有利地，进入转变范围的温度(即限定在初始稳定范围和转变范围之间过渡的温度)大于或等于550°C，优选大于或等于600°C，更优选大于或等于650°C，还更优选大于或等于 700°C。
[0065]有利地，离开转变范围的温度(即限定在转变范围和最终稳定范围之间过渡的温度)大于或等于400°C，优选大于或等于500°C，更优选大于或等于60(TC，还更优选大于或等于650°C。
[0066]在一个优选的实施方案中，转变范围包括铁素体转变范围。
[0067]在一个优选的实施方案中，转变范围包括珠光体转变范围。
[0068]在一个实施方案中，在降低增强元件的温度的步骤之前，所述方法包括将增强元件的温度增加至大于或等于钢的奥氏体温度的温度的步骤。
[0069]通过将钢加热至高于钢的奥氏体温度，获得主要奥氏体或甚至完全奥氏体微观结构。
[0070]任选地，在降低增强元件的温度的步骤的至少一部分过程中将热量供应至增强元件。
[0071]将热量供应至增强元件使得可以控制增强元件的温度的降低并由此获得期望的钢的微观结构。特别地，热量的供应使得可以不过快地降低温度，过快地降低温度将导致在钢的微观结构中产生不期望的相。
[0072]不同于TTI型方法的热量供应，该方法的热量供应相对较小，因为该方法的目的不是保持增强元件的温度恒定。[〇〇73]根据所述方法的其他任选特征:[〇〇74]-钢增强元件为钢丝。
[0075]-钢丝具有0.5至5.5mm，优选0.5至3mm，更优选1至2.5mm的直径。
[0076]-钢包括0.4重量％至1.2重量％，优选0.4重量％至1重量％，更优选0.4重量％至 0.8重量％的碳。
[0077]本发明的另一主题为能够通过上述方法获得的钢增强元件。【附图说明】[〇〇78]通过阅读如下说明将更好地理解本发明，所述说明仅以非限制性实施例的方式并且参考附图给出，在附图中:[〇〇79]-图1为用于实施根据本发明方法的第一实施方案的热处理设施的示意图；
[0080]-图2为用于加热图1中设施的设备的示意图；
[0081]-图3为图1中设施的温度维持设备的示意图；
[0082]-图4为用于冷却图1中设施的设备的示意图；
[0083]-图5为图4中冷却设备沿V-V的横截面视图；
[0084]-图6为说明用于制造增强元件方法的各种步骤的示意图，所述方法包括根据发明的热处理方法步骤；[〇〇85]-图7为说明图6的热处理方法的TRC时间-温度示意图；以及 [〇〇86]-图8为根据第二实施方案的热处理设施的示意图。【具体实施方式】[〇〇87]用于实施根据本发明方法的热处理设施的实施例
[0088]图1表示的是用于热处理轮胎的增强元件的设施的第一实施方案，由附图标记10 表不。[〇〇89] 处理设施10能够处理钢增强元件F，此处为钢丝。钢丝F具有0.5至5.5mm，优选0.7 至3mm，更优选1至2.5mm的直径。
[0090]在设施10中元件F的行进方向上，从上游至下游，设施10包括用于储存元件F的上游装置12、用于加热元件F的设备14、用于维持元件F温度的设备15、用于冷却元件F的设备 16和用于储存经热处理的元件F的下游装置18。
[0091]上游储存装置12和下游储存装置18各自分别包括用于储存元件F的卷筒使得可以解绕和缠绕元件F。在上游储存装置12中，元件F则连接至电势P0。
[0092]加热设备14在图2中表示。设备14使得可以在大于或等于钢的奥氏体温度的温度下加热元件F。[〇〇93]加热设备14包括用于将热量供应至元件F的装置20。热量供应装置20包括用于由通过元件F的焦耳效应供应热量的装置21。这些热量供应装置21包括由电流源(此处为变压器26)供电的两个导电端子22、24。每个端子22、24分别连接至相导体P1和中性导体N1。在这种情况下，每个端子22、24分别包括导电旋转滑轮23、25。布置每个端子22、24使得每个滑轮 23、25在设施10操作的过程中与元件F接触。
[0094] 温度维持设备15在图3中表不。设备15布置在加热设备14和冷却设备16之间，并且使得可以将元件F的温度维持于大于或等于钢的奥氏体温度的温度。
[0095]维持设备15包括用于将热量供应至元件F的装置31。热量供应装置31包括用于由通过元件F的焦耳效应供应热量的装置33。这些热量供应装置31包括由电流源(此处为变压器39)供电的两个导电端子35、37。每个端子35、37分别连接至相导体P2和中性导体N2。在这种情况下，每个端子35、37分别包括导电旋转滑轮41、43。布置每个端子35、37使得每个滑轮 41、43在设施10操作的过程中与元件F接触。[〇〇96]设施10还包括用于挤压元件F使其与端子24、35紧贴并且更具体地使其与滑轮25、 41接触的装置49。此处挤压装置49包括旋转滑轮51。
[0097] 冷却设备16在图4和图5中表示。[〇〇98] 冷却设备16包括用于将热量供应至元件F的装置30和用于从元件F中提取热量至至少一个冷源(此处为两个冷源)的装置32。一个或多个冷源不同于环境空气。[〇〇99]热量供应装置30包括用于由通过元件F的焦耳效应供应热量的装置34。热量供应装置34包括两个导电端子36、38，所述两个导电端子36、38分别设置在元件F进入/离开冷却设备16的入口 40和出口 42的上游和下游。每个端子36、38分别连接至相导体P3和中性导体 N3，所述中性导体N3与地面T具有相同的电势。每个端子36、38分别包括导电旋转滑轮53、 55。热量供应装置34还包括电流源(此处为变压器44)，所述电流源供电至两个端子36、38。 布置每个端子36、38使得每个滑轮53、55在设施10的操作过程中与元件F接触。
[0100]设施10还包括用于挤压元件F使其与端子37、36紧贴并且更具体地使其与滑轮43、 53接触的装置61。此处挤压装置61包括旋转滑轮63。
[0101]热量提取装置32为在元件F和一个或多个冷源之间具有对流交换的类型。[〇1〇2]热量提取装置32包括元件F的行进室46。行进室46形成套并且相对于元件F的行进轴X具有轴对称的大致形状，在这种情况下具有圆形大致横截面。行进室46含有中间冷源 48。在元件F和中间冷源48之间的热交换通过对流而发生，此处通过由于行进室46中的中间冷源48在元件F的行进方向上从上游至下游的循环引起的强制对流而发生。作为变体，冷源不包括强制对流。例如，中间冷源48包括热交换气体50。优选地，气体50选自还原气体、惰性气体和这些气体的混合物。更优选地，气体50为还原气体，此处为二氢H2。作为变体，气体50 包含数种气体成分，例如H2+N2混合物。在另一变体中，气体50为氮气N2。[〇1〇3]热量提取装置32还包括用于外部冷源54循环的室52。循环室52形成套并且相对于元件F的行进轴X具有轴对称的大致形状，在这种情况下具有圆形大致横截面。循环室52相对于行进室46在径向上位于外部并且布置于行进室46的周围。中间冷源48布置在元件F和外部冷源54之间。在中间冷源48和外部冷源54之间的热交换通过对流发生，此处通过由于循环室52中的外部冷源54在元件F的行进方向上从下游至上游的循环引起的强制对流而发生。
[0104]例如，外部冷源54包括热交换液体56，此处为水。[〇1〇5]布置热量供应装置30和热量提取装置32使得元件F在出口 42处的温度严格小于元件F在入口 40处的温度。
[0106]根据本发明的热处理方法的实施例
[0107]现在将参照图6和图7在用于制造元件F的方法的背景下描述用于热处理轮胎的钢增强元件的方法的实施例。
[0108]钢包含例如0.4重量％至1.2重量％，优选0.4重量％至1重量％，更优选0.4重量％ 至0.8重量％的碳。钢还可以包含特定的合金元素如〇、附、0)、￥，或者各种其他已知的元素 (参见，例如，Research Disclosure 34984-"Micr〇-alloyed steel cord construct1ns for tyres〃-1993年5月；Research Disclosure 34054-"High tensile strength steel cord construct1ns for tyres〃-1992年8月)。在此情况下，使用含有0.7%的碳的常规钢。
[0109]在热处理方法之前，在步骤100中例如在干燥环境下拉伸元件F从而将其初始直径 (等于5.5mm)减少至中间直径(此处等于1 ? 3mm)。在该拉伸步骤100结束时，元件F的钢具有包括数种混合相的微观结构。
[0110]然后进行热处理方法，在热处理方法中热处理具有中间直径的元件F从而改变钢的微观结构。在此情况下，主要珠光体微观结构得到再生。
[0111]热处理方法包括将元件F的温度从温度T0增加至大于或等于钢的奥氏体温度的温度n的步骤200。如图7所示，该步骤从to持续至tl并且通过加热设备14进行。
[0112]在该步骤200的至少一部分的过程中，热量由通过元件F的焦耳效应供应至元件F。 在该步骤200的过程中，每个端子22、24与元件F接触。
[0113] 元件F的温度以100至1000°C.s—S优选500至950°C.s—S更优选700至900°C.s—1的平均增加速率从T0增加至T1。此处，增加速率等于
[0114]优选地，T0小于或等于100°C，更优选小于或等于50°C。此处，T0 = 20°C。优选地，T1 大于或等于850°C，更优选大于或等于900°C。此处，T1=975°C。
[0115]所述方法包括将元件F的温度维持于大于或等于温度T1的温度的步骤202。如图7 所示，该步骤202从tl持续至t2并且通过温度维持设备15进行。
[0116]作为变体，所述方法可以不包括将钢的温度维持于钢的奥氏体温度的步骤202。因此，可以设想方法不包括温度维持步骤，即在该方法中，将元件F的温度从温度T0增加至大于或等于钢的奥氏体温度的温度T1的步骤以及下文描述的降低温度的步骤连续进行。在该变体中，设施10不包括布置在加热设备14和冷却设备16之间的设备15。
[0117]然后，元件F在时间t2到达设备16的热量提取装置32的入口 40。然后所述方法包括通过从初始温度T2至最终温度T3的连续冷却从而降低元件F的温度的步骤204。如图7所示， 该步骤204从t2持续至t3并且通过冷却设备16进行。
[0118]在借助于热量提取装置32的实施例中，为了将温度从T2降低至T3,通过与中间冷源48接触的热对流从元件F中提取热量。
[0119]温度以大于或等于30°C.s—I优选大于或等于50°C.s—I更优选大于或等于70°C.s 4的平均降低速率从T2降低至T3。在该优选的实施方案中，降低速率小于或等于110°C.S4， 优选小于或等于i〇〇°c.s'并更优选小于或等于gor.r1。
[0120]在描述的实施例中，T2大于或等于750 °C，优选大于或等于800 °C，更优选大于或等于850°C。此处，T2 = T1 =975°C。
[0121]在描述的实施例中，T3小于或等于650 °C，优选小于或等于550 °C，更优选小于或等于450 °C。此处，T3 = 400 °C。
[0122]优选地，在借助于装置34 (所述装置34由通过元件F的焦耳效应供应热量，所述元件F然后与端子36、38接触)的实施例中，在降低步骤204的至少一部分过程中，将热量供应至元件F。
[0123]在降低步骤204的过程中严格降低增强元件F的温度。
[0124]温度降低步骤204在温度维持步骤202之后，所述温度维持步骤202自身在温度增加步骤200之后。
[0125]元件F优选以严格大于40m.mirT1，优选严格大于90m.mirT1，更优选大于或等于 200m.mirT1并且还更优选大于或等于300m.mirT1的平均行进速度行进。此处，行进速度等于 SISm.mirf1。
[0126]水的入口温度在20°C和40°C之间，此处基本上等于15°C。气体的入口温度基本上等于20°C。
[0127]然后，元件F在时间t3到达设备16的热量提取装置32的出口42。在该实施例中，由所述方法获得的元件F具有的拉伸强度Rm等于1150Mpa。
[0128]在热处理方法之后，在步骤300中，用金属层(例如黄铜层)涂布具有中间直径的经热处理的元件F。
[0129]然后，在步骤400中，例如在潮湿环境下拉伸具有中间直径的经涂布的经热处理的元件F，从而将其直径降低至最终直径，例如等于0.23_。[〇13〇]由此获得的元件F可以用作单个丝线用于增强轮胎帘布层或用于制造用于增强轮胎帘布层的层状帘线或股状帘线。
[0131]热处理方法已经在图7中通过表示元件F的温度随时间变化的曲线C而示出。降低步骤204将参照图7进行描述。
[0132]初始温度T2属于钢的初始稳定范围，此处为奥氏体稳定范围I，在奥氏体稳定范围 I中钢具有主要奥氏体微观结构。
[0133]最终温度T3属于钢的最终稳定范围，此处为珠光体稳定范围IV，在珠光体稳定范围IV中钢具有主要珠光体微观结构。
[0134]降低步骤204包括在初始稳定范围中(此处在奥氏体稳定范围中)降低元件F的温度。该降低通过曲线C的点(t2，T2)和(t2 ’，T2 ’)之间的部分C1所示。
[0135]接下来，降低步骤204包括钢微观结构从初始范围的微观结构(此处奥氏体)至最终范围的微观结构(此处铁素体-珠光体)的转变。钢微观结构通过经过至少一个转变范围而转变。在此情况下，在点伯’，12’)和如’，13’)之间相继经过铁素体转变范围11(曲线〇 的部分C2)和珠光体转变范围III (曲线C的部分C3)。钢的转变范围不同于贝氏体范围并且优选不同于马氏体范围。
[0136]钢微观结构的这种转变在800°C至400°C，优选750°C至500°C，更优选650°C至550 °C的温度范围[T2’，T3’ ]内进行。进入铁素体转变范围II的温度T2’(即限定在初始稳定范围I和铁素体转变范围II之间过渡的温度)大于或等于550°C，优选大于或等于600°C，更优选大于或等于650°C，还更优选大于或等于700°C。离开珠光体转变范围III的温度T3’(即限定在珠光体转变范围III和最终稳定范围IV之间过渡的温度)大于或等于400 °C，优选大于或等于500°C，更优选大于或等于600°C，还更优选大于或等于650°C。在此情况下，T2’ =710 。(:且 T3，=60(TC〇
[0137]在钢微观结构的这种转变的过程中，通过同时通过与中间冷源48相接触的热对流从元件F中提取热量并由通过元件F的焦耳效应将热量供应至元件F而降低元件F的温度。为了降低元件F的温度，相比于供应需提取更多的热量。
[0138]在钢微观结构的这种转变过程中，元件F的温度例如降低了大于30°C，优选大于50 °C，更优选大于75°C，还更优选大于100°C。在此情况下，温度降低了 123°C。
[0139]在这种转变的过程中，温度降低的平均速率大于或等于30°C.s'优选大于或等于 50°C.s—1并且更优选大于或等于70°C.s一1。
[0140]在这种转变的过程中，温度降低的平均速率小于或等于lnrc.^T1，优选小于或等于100°C.s'并且更优选小于或等于90°C.S一、
[0141]在此情况下，温度降低的平均速率等于86°C.s一、
[0142]接下来，降低步骤204包括在最终稳定范围中(此处在珠光体稳定范围中)降低元件F的温度。该降低通过曲线C的点(〖3’，13’)和(〖3，13)之间的部分04所示。
[0143]将注意此处所述方法为连续冷却方法。因此，如图7的TRC图表所示，在温度T2和T3 之间元件F的冷却速率没有突然变化。此外，在冷却设备16的入口 40和出口 42之间完全地进行转变。换言之，元件F在入口 40下游和出口 42上游离开初始稳定范围并且在入口 40下游和出口 42上游达到最终稳定范围。
[0144]不同于在氧化介质中(例如在环境空气中)完全或部分进行的热处理，通过在冷却设备16的入口40和出口42之间转变钢微观结构，限制或甚至避免了钢表面的氧化物的形成。
[0145]本领域技术人员能够区别如上所述的奥氏体、珠光体、贝氏体、铁素体和马氏体微观结构，特别是通过已知装置进行显微镜观察，所述已知装置例如为扫描电子显微镜(MEB) 或电子背散射衍射(EBSD)。在这种观察之前可以以已知的方式进行化学蚀刻。
[0146]关于设施14的操作的特征，如设备14和16中的电流强度，中间冷源48和外部冷源 54的温度，外部冷源54的流速，特别地随着元件F的尺寸(在丝线情况下，丝线的直径)和元件F的行进速度而变化。这些特征的值在本领域技术人员的能力范围之内，本领域技术人员能够通过连续测试或通过计算来确定这些特征的值。
[0147]图8所表示的是用于热处理轮胎的增强元件的设施的第二实施方案。与第一实施方案中所示相似的元件通过相同的附图标记表示。
[0148]不同于第一实施方案，根据第二实施方案的设施包括串联布置在加热设备14下游的数个冷却设备16。
[0149]冷却设备16通过用于元件F循环的导管58连接在一起。这些导管也使得中间冷源 48能够循环。冷却设备16还通过用于外部冷源54循环的导管60连接在一起。
[0150]本发明并不限制于上述实施方案。
[0151]特别地，可以设想在同一个冷却设备中同时热处理数个增强元件。因此，数个增强元件可以通过热提取装置行进，这使得可以进一步增加总的质量生产量而不增加热处理设施的尺寸。
[0152]还可以设想数个热处理设施彼此叠加从而减少占地面积的需求。
[0153]增强元件可以不同于丝线，特别是不同于圆形横截面的丝线。
[0154]根据本发明的热处理方法可以在不同于上述制造方法的背景下进行。特别地，可以使用包括两个干拉伸步骤或两个湿拉伸步骤的制造方法。
[0155]还有可能结合上文描述或设想的不同实施方案的特征，只要这些特征彼此相容。
[0156]将注意到所述方法具有易操作性并且上述设施具有减小尺寸，不同于US 4 767 472中的方法和设施，其中通过同时处理数十个丝线弥补设施相对低的行进速度值，才能获得高的总质量生产量，但是每个丝线的质量生产量(即单位质量生产量)较低。再者，在US 4 767 472中，当上游储存卷筒清空时，需要将每根丝线的末端连接至源于满卷筒的另一丝线。因此，需要进行与丝线数目同样多的连接操作，这使得US 4 767 472的热处理设施的操作相对复杂和繁琐。此外，需要与丝线数目同样多的卷筒，这使得US 4 767 472的热处理设施相对较大。
【主权项】
1.用于热处理轮胎的钢增强元件(F)的方法，其特征在于所述方法包括钢微观结构的 转变(02,03)，其中在钢微观结构转变(02,03)的过程中通过同时从增强元件$)中提取热 量并将热量供应至增强元件(F)从而降低增强元件(F)的温度。2.根据前一权利要求所述的方法，其中通过与至少一个冷源(48,54)接触的热对流从 增强元件(F)中提取热量。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中由通过增强元件(F)的焦耳效应将热 量供应至增强元件(F)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过用于从增强元件(F)中提取热量 的装置(32)从增强元件(F)中提取热量，所述装置(32)包括:-增强元件(F)的行进室(46)，所述行进室(46)包括布置在增强元件(F)和外部冷源 (54)之间的中间冷源(48)，_用于外部冷源(54)循环的室(52)，所述室(52)布置在增强元件(F)的行进室(46)的周围。5.根据权利要求4所述的方法，其中中间冷源(48)包括热交换气体(50)。6.根据前一权利要求所述的方法，其中热交换气体(50)包括选自还原气体、惰性气体 和这些气体的混合物的气体，优选选自还原气体并且更优选为二氢。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其中外部冷源(54)包括热交换液体(56)。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过装置(34)将热量供应至增强元件 (F)，所述装置(34)由通过增强元件(F)的焦耳效应供应热量并且包括两个导电端子(36， 38)〇9.根据权利要求8所述的方法，其中每个导电端子(36,38)包括导电旋转滑轮(37,39)。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中增强元件(F)以严格大于40m.mirT1， 优选严格大于90m.mirT1，更优选大于或等于200m.mirT1，并且还更优选大于或等于 300m.mirT1的平均行进速度行进。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在钢微观结构的转变(C2，C3)的过程 中，温度降低的平均速率大于或等于30°C.f1，优选大于或等于50°C.f1，并且更优选大于 或等于70°C.s 一、12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在钢微观结构的转变(C2，C3)的过程 中，温度降低的平均速率小于或等于lnrc.^r1，优选小于或等于UKTC.^T1，并且更优选小 于或等于90°C.S 一、13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在钢微观结构的转变(C2，C3)的过程 中，降低的温度大于30°C，优选大于50°C，更优选大于75°C并且还更优选大于100°C。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中钢微观结构的转变(C2，C3)在800 °C 至400°C，优选750°C至500°C，并且更优选650°C至550°C的温度范围(T2 ’，T3 ’)中进行。
【文档编号】C21D9/573GK106029920SQ201580009407
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月19日
【发明人】P·莫里佐, E·福舍, B·勒诺, E·乔林
【申请人】米其林集团总公司, 米其林研究和技术股份有限公司