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' ARTICLES CREUX SANS SOUDURE, ET PROCEDE
POUR LES FABRIQUER "
La présente invention concerne principalement la fabrication de tubes, ou autres articles creux, sans sou- dure arec des alliages, du type général de deux connus sous le nom de ferrochremes, qui sont caractérisés par leur grande résistance à la corrosion et, en particulier, par leur résistance à l'oxydation à de hautes températures.
Il a été possible, jusqu'ici, de faire du tube en alliages de fer et de chrome, ou ferrochromes, en dé- coupant en bandes de la tôle laminée, en formant ces ban- des en cylindres et en les soudant subséquemment, au chalu- meau ou à l'électricité, pour former un tube. Cette façon de faire est entièrement praticable et donne un produit
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qui, pour bien des usages, est satisfaisant. Cependant, pour bien des buts, spécialement lorsqu'on a besoin de tube à parois épaisses, les tubes soudés présentent certains incon- Ténients parmi lesquels on peut citer les difficultés qu'on éprouTe à souder des parois épaisses, le danger de points poreux dans les soudures et le prix de revient, plutôt élevé, de l'unité.
Un tube sans soudure possède en outre les autres avantages d'être mécaniquement plus robuste, ou plus fort, et de ne pas risquer de s'ouvrir par suite d'efforts de dilatation répétés résultant d'un chauffage et d'un refroidissement alternants.
Dans ces conditions, il est naturel que bien des tentatives aient été faites, dans le passé, pour fabri- quer du tube sans soudure avec diverses compositions de ferro- chromes, en faisant usage de procédés qui avaient donné de bons résultats- dans la fabrication de tube sans soudure en acier. Bien des tentatives dé ce genre ont été faiteg;mais dans aucon cas, à la connaissance des tuteurs de l'invention, elles n'ont donné de résultats satisfaisants et, à l'heure actuelle, l'opinion générale, chez les métallurgistes, est qu'il y a peu 'despof de voir surgir une solution industriel- le du problème.
Les personnes familiarisées avec la fabrication de tube sans soudure, en acier, par le procédé Mannesmann, ou un procédé similaire, savent parfaitement que le perçage du bloom ou billette non seulement forme le trou initial mais déchire les parois de celui-ci à un plus ou moins grand degré, mais que, dans le trahit à chaud subséquent, les mouvements de laminage et de pressage soudent d'une façon autogène les déchirures ainsi produites et, de cette façon, ferment ef- fectiTement ces ruptures.
Sachant que les ferrochromes, une fois déchirés, ne se ressoudent pas, même dans les condi- tions les plus favorables de température et de pression aux- quelles on les a soumis jusqu'à présent, les personnes de la partie en concluaient, naturellement, que la fabrication
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de tube sans soudure avec du ferrochrome, et spécialement arec des alliages de fer et de chrome à teneur relati- rement élevée en chrome, contenant par exemple plus d'envi- ron 10% de chrome, serait impossible par n'importe lequel des procédés dont on dispose à l'heure actuelle.
La dureté et la résistance extrêmes des alliages de fer et de chrome à de hautes températures, telles que celles dont on fait nomme. lement usage dans des opérations similaires sur de l'acier, ont fortement confirmé cette opinion*
Néanmoins, en déterminant la résistance à la traction d'une quantité de ferrochromes, y compris-ceux d'une teneur en chrome tant supérieure qu'inférieure à 20%' les auteurs de l'invention ont observé dans ces alliages une grande ductili té, inattendue, dans la gamme de températures comprise appro- ximativement entre 1000 et 1175 C., et leurs expériences ont montré que beaucoup des ferrochromes les plus utiles, à teneur moyennement faible en carbone, peuvent être percés arec succès,
en partant de blooms ou billettes, et être lami- nés en tubes sans soudure, par des modifications appropriées apportées aux procédés courants et par l'usage des machines et de l'installation de réchauffage existantes.
Tirant parti de l'observation ci-dessus, les au- teurs de l'invention ont percé avec succès des billettes ou blooms de divers ferrochromes et ont laminé les billet- tes percées en tubes sans soudure de dimensions courantes et de longueurs marchandes. 11s ont trouvé , par exemple, indus- triellement praticable de percer et de laminer/excellent tube sans soudure des alliages de fer et de chrome présen- tant à peu près les compositions suivantes, le restant, dans chaque cas, étant constitué principalement par du fer:
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<tb> Cr. <SEP> 26,89 <SEP> 24,37
<tb>
<tb> C. <SEP> 0,25 <SEP> 0,18
<tb>
<tb> Si. <SEP> 0,44 <SEP> 0,37
<tb>
<tb> Mn, <SEP> 0,53 <SEP> 0,96
<tb>
<tb> P. <SEP> 0,018 <SEP> non <SEP> déterminé
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<tb> S, <SEP> 0,02 <SEP> non <SEP> déterminé
<tb>
<tb> Ni <SEP> , <SEP> 0,542 <SEP> " <SEP> "
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La présente invention n'est toutefois pas limitée à un ferrochrome ayant la composition approximative ci-des- sus, puisque la composition peut varier plutôt largement sans devenir impropre à être employée pour le but vise. Les alliages susmentionnés sont, néanmoins, typiques de ceux qui sont très résistants à l'oxydation, même à de hautes tempé- ratures et ont, pour cette raison, une râleur spéciale sous la forme de tube sans soudure ;
mais l'invention vise, d'une façon générale, l'application dans ce but de tous alliages de fer et de chrome qui ressemblent à ceux dont la composi- tion est donnée ci-dessus et qui possèdent une ductilité suffisante pour permettre de les convertir en tube sans sou- dure par une modification convenable de procédés connus tels par exemple, que le procède dit par perçage ou refoulement en matrice. Du nickel et d'autres éléments d'alliage peuvent exister en proportion quelconque ne nuisant pas aux proprié- tés essentielles du métal pour les buts visés.
Pour la plus grande facilité du travail, la teneur en carbone de l'alliage doit être aussi faible que possible.
Par exemple, un ferrochrome ayant une teneur en carbone de 0,25 %, ou plus faible, se laisse percer et laminer beaucoup plus aisément qu'ua alliage similaire ayant une teneur en carbone sensiblement supérieure à 0,25%. Toutefois, on ne peut indiquer les limites maxima de chrome et de carbone , ni des éléments d'alliage, car ces limites dépendront, natu- rellement, de la résistance des poinçons ainsi que de la résistance et de la puissance des machines dont on dispose pour le travail* 11 est,
bien entendue reconnu qu'il doit exister une limite supérieure de teneur en carbone à laquel- le un alliage d'une teneur particulière quelconque en chrome perdra le degré de ductilité qui est essentiel au succès de l'opération*
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Cubait du tube sans soudure en acier en perçant des billettes ou blooms d'acier à faible teneur en carbone par le procédé Mannesmann, le procédé Steifel ou un pro- cédé similaire,et en laminant subséquemment au calibre et à 1*épaisseur de paroi voulus.
On perce la billette d'acier de préférence entre 1250 et 1350 C, et on se risque même jusqu'à des températures plus élevées afin d'assurer une plus grande mollesse et par conséquent, une augmentation dans la vitesse de perçage, ou de refoulement, du métal. La limite supérieure de température est indiquée par le fait que le métal commence à devenir cassant à chaud. Pour chauffer des billettes ou blooms d'acier préalablement au perçage, et en particulier aux températures élevées comprises dans la gamme de réchauffage, on doit maintenir l'atmosphère du four dans un, état réducteur afin d'ériter une oxydation superficielle de l'acier, ce qui est une condition défavorable à la qualité et à l'aspect du tube fini.
A la distinction des conditions sus-énumérées, qui régissent la fabrication de tube d'acier, les tempéra- tures que les auteurs de l'invention ont trouvées conve- nir le mieux pour le perçage de billettes de divers ferro- chromes = et spécialement de ceux ayant des teneurs en chrome de 20% et plus = sont inférieures à environ 1175 C et, dans la plupart des cas. sont au moins comprises en tre 1000 et 1175 C
A des températures sensiblement inférieures à 1000 C, le perçage des variétés commerciales de ferrochrome devient difficile et, au-dessus de 1200 C., environ, elles deviennent cassantes à chaud.
Tour chauffer les blocs ou billettes préalablement au perçage ,le four n'a point besoin de posséder une atmosphère réductrice, comme dans le cas de billettes en acier, puisque la résistance des variétés commerciales de ferrochrome à l'oxydation à hau- tes températures établit une large tolérance de con-
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ditions d'oxydation. D'un autre coté, dans la partie supérieu- re de la gamme de réchauffage, et notablement au-dessus de
1000 C., une exposition prolongée à une atmosphère de four très réductrice rendra ces alliages cassants.
Pour chauffer des blocs ou billettes des ferrochromes, l'élévation de température, spécialement Jusqu'à, environ 600 C, est de préférence tout à. fait lente comparée à ce qui peut se faire, et se fait, pour le chauffage de billettes d'acier, afin d'éviter tout tendance du terrochrome à se fendre, Une fois qu'on a atteint le rouge; l'élévation de température subséquente peut parfaitement se faire aussi rapidement que cela se fait d'habitude, à l'heure actuelle, dans le hauf- fage de billettes d*acier pour le perçage.
Mais, avant de pro- céder au perçage, il est bon de maintenir, la binette de fer- rochrome à la température de perçage Jusqu'à, ce que toutes les parties de cette billette aient été portées à peu près à la même température, afin que la déformation' de l'alliage et les efforts résultants, provenant de l'opération de perçage , ne tendent pas à faire fendre la billette, Voici, à. titre d'exemple, une façon de réchauffer le ferrochrome pour la fabrication de tube sans soudure:
On place les billettes froides dans un four à réchauffer du type usuel, dans lequel on les porte lentement à une température d'environ
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el et demie 600 C. en une période de tmpe T&r1ant entre 1 heure/et 3 heu- res. Apres cela, on porte les billettes, aussi rapidement qu'on le désire, à. la température choisie pour le perçage, habituel- lement entre 1050 C, et 1150 C,, Ceci s'accomplit communément en enTiron 3 Heures et on maintient habituellement les billet- tes à la température de perçage pendant une heure encore, ou davantage, afin d'égaliser la température de toutes les billet- tes de la fournée, aussi 'bien que d'assurer une température uniforme dans toute la matière de chaque billette.
On perce ensuite chaque billette et on la lamine en tube sans soudure des dimensionsdésirées
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Pour la fabrication de tube sans soudure par perçage à chaud et laminage. on produira des alliages de fer et de chrome que l'on coulera et laminera dans des conditions de nature à donner des lingots, blocs, billettes ou blooms, exempts de scorie, d'oxydes et d'autres matières non métalliques y ren- fermées. Ces billettes doivent également contenir le minimum d'oxydes dissous, ou autres impuretés, soit dissoutes ou chimiquement combinées, qui peuvent contribuer à rendre la billette cassante aux températures dont on fait usage pour le perçage, ou dans le laminage subséquent.
Les auteurs de l'invention ont trouvé que des matières renfermées, aussi bien . que des impuretés dissoutes ou autrement contenues, dans des ferrochromes peuvent les rendre peu propres à servir, ou même tout à fait inutilisables, pour le perçage à chaud et le la- minage subséquent en tubes sans soudure*
Les auteurs de l'invention ont trouvé que des tubes sans soudure en ferrocrome peuvent également être faits- en perçant à chaud une billette cylindrique pour former un:. tube fermé à un bout, on ébauche creuse, dont on coupe le bout pour en faire un cylindre ouvert et en laminant ensuite ce dernier en tube des dimensions requises.
Ils ont également fait des pots ou récipients étirés à chaud, ou emboutis à chaud, au moyen de machines de disposition courante dont on fait communément usage pour 1* étirage ou emboutissage des réci- pients similaires en acier, par une applications des procédés sus-décrits à propos de la fabrication de tube sans soudure.
Par suite, le terme * tube sans soudure " doit être considéré comme employé ici dans son sens large, pour englober des ar- ticles ou corps creux, sans soudure, de divers genres.
Le champ d'utilité et la quantité d'applications ap- propriées de tube sans soudure en ferrochrome sont évidents Du tube produit en ces alliages peut se montrer presque indis- pensable comme élément de construction dans des fours, récupé- rateurs, surchauffeurs, autoclaves et alambics ou cornues, et dans bien d'autres installations et appareils qui sont sou-
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mis à de hautes températures aussi bien qi'àl'action d'agents, ou d'influences, érosifs et corrosifs.
Pour toutes ces ap- plications, du tube en ferrochrome offre la facilité de fa- brication et la haute conductibilité calorifique communes à la plupart des métaux et alliages et présente, de plus, une com- binaison de résistant mécanique et de résistance à l'oxyda- tion à de hautes températures, aussi bien qu'une résistance à bien des formes de corrosion, qu'on ne trouve simultanément dans aucun autre métal ou alliage.
En Résumé :l'invention comprend t
1 - Un tube ou corps creux sans soudure, essentiel- lement caractérisé par le fait qu'il est fait d'un alliage de fer et de chrome contenant au moins 10% et même plus de 20%, plus précisément envizon 25%, de chrome et est obtenu par une opération de perçage à chaud.
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