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PERFECTIONNEMENTS A LA FABRICATION DES TUBES A PARTIR D'UN METAL EN BANDE .
La présente invention concerne la fabrication des tubes et, plus particulièrement, la fabrication continue de tubes à partir de feuillards ou bandes métalliques.
Dans cette fabrication, la matière en bande est habituellement sous forme d'une bobine dont elle est tirée par un mouvement longitudinal à travers un laminoir à tubes qui la façonne en lui donnant une forme creu- se en section. On fait alors passer ce profilé de section transversale creuse à travers une zone de soudage ou de brasage, pour la chauffer de façon à en réunir les bords. La réunion effective des bords peut se pro- duire après un léger refroidissement du profilé à partir de la tempéra- ture maximum atteinte dans la zone de soudage ou de brasage, et on peut effectuer un tel refroidissement au moment où le profilé quitte cette zone. Ces opérations sont effectuées pendant que le tube est animé d'un mouvement longitudinal sensiblement régulier et continu.
Une fois le tube soudé ou brasé, et alors qu'il est encore à l'état chaud, il faut le re- froidir assez lentement pour donner au métal les caractéristiques désirées.
Ceci est particulièrement le cas lorsque le métal en bande est l'acier et que la bande a été chauffée suffisamment pour une brasure au cuivre.
Au cours de cette fabrication continue du tube à une vitesse qui peut être considérée comme élevée, le tube se déplace à travers tout dis- positif de refroidissement approprié à la même vitesse que celle à laquel- le il est fabriqué, et il est nécessaire, pour assurer son refroidissement convenable, que ce dispositif 'de refroidissement puisse recevoir et conte-. nir une longueur convenable de tube. En fait, une des difficultés principa- les rencontrées dans la fabrication continue des tubes à une vitesse éle- vée réside dans la nécessité de prévoir un refroidisseur de longueur suf- fisante, ainsi que dans l'obligation qui en résulte d'avoir une installa- tion ou un bâtiment suffisamment long pour loger un refroidisseur de la longueur convenable.
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La présente invention a pour objet un système de refroidissement dont la construction et la disposition sont. telles qu'une longueur de tube relativement grande peut être concentrée dans un espace ou surface qui, mesuré linéairement, est relativement petit, et qui effectue le refroidisse- ment du tube pendant qu'il est ainsi concentré. Conformément à l'invention, le tube avançant suivant son axe pénètre dans la zone de concentration et il est retiré de cette zone par un mouvement continu. Plus précisément, le tube est concentré sous la forme d'une hélice.
L'invention se propose d'é- tablir un refroidisseur dans lequel une longueur de tube relativement gran- de peut.être concentrée, et qui est disposé de manière à permettre ou assu- rer le raccourcissement du tube qui résulte du retrait auquel le métal est soumis pendant son refroidissement, et à maintenir le tube dans un milieu ou atmosphère réglé pendant qu'il se trouve dans la zone de concentration.
L'invention a en outre pour but de fournir un procédé de fabrication de tube dans lequel la bande et le tube effectuent un mouvement longitudinal sensiblement continu et dans lequel le tube conserve ce mouvement dans la zone de concentration, de telle sorte que une fois refroidi, il peut être retiré de ladite zone par un mouvement longitudinal qui correspond à son mouvement au point d'entrée dans la zone de concentration.
Une forme de réalisation d'un appareil propre à la mise,en oeuvre de l'invention est représentée aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique d'une installation à fabri- quer les tubes conformément à l'invention, cette figure représentant le laminoir à tube, le four de soudage ou de brasage et le refroidisseur.
La figure 2 est une coupe transversale à plus grandeéchelle d'une partie du refroidisseur et représente le tube à son entrée dans le refroidisseur.
La figure 3 est une coupe transversale similaire à la figure 2, mais représente le tube à sa sortie du refroidisseur.
La figure 4 est une coupe par la ligne 4-4 de la,figure 2 et . représente un dispositif qui peut être utilisé pour engager le tube dans le refroidisseur.
La figure 5 est une coupe transversale du refroidisseur et repré- sente le tambour de cet appareil en élévation, mais avec arrachements et coupes partiels.
La figure 6 est une vue fragmentaire, partie en coupe, du tambour et représente la disposition prévue pour l'entrée et la sortie du liquide réfrigérant.
La figure 7 est une vue du refroidisseur observé dans la direc- tion des flèches 7-7 de la figure 5, avec arrachements et coupe partiels pour montrer la structure du tambour et de son carter.
La figure 8 est une vue en plan partiel de la partie supérieure du tambour, observée dans le sens des flèches 8-8 de la figure 5, cette figure représentant l'entrée et les diverses sorties du tube.
Comme représenté à la figure 1, le métal en bande 1 peut être tiré et déroulé d'une bobine d'alimentation 2 et conduit à travers un la- minoir à tube, qui est pourvu de galets conformateurs convenables, 3, ' de telle sorte que la bande soit formée en tube, comme représenté en T.
Le tube peut -alors passer à travers un appareil de soudage approprié, indiqué schématiquement en 4. Cet appareil peut être un de ceux. utilisés pour le soudage en bout des bords de la bande et dans lequel le corps en- 'fier du tube forméest chauffé en principe à la température de soudage; ou bien il peut consister en un four pour élever la température à une
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valeur propre à permettre aux bords en contact du tube d'être réunis par brasage au cuivre. Une atmosphère non oxydante, ou réductrice, peut être introduite dans le four par un tuyau 5. La construction particulière de l'appareil à souder ou à braser peut varier, mais le refroidisseur selon l'invention présente son maximum d'utilité dans le cas d'un appareil à souder ou d'un four qui chauffe le tube entier.
En quittant la zone 4 de soudage ou de brasage, le tube peut passer à l'intérieur d'un tuyau de guidage 6 et pénétrer dans le refroidisseur dont l'ensemble est indiqué en 7 et dans lequel une grande longueur du tube est concentrée et refroi- die et, après refroidissement, le tube peut quitter le refroidisseur et il peut être tiré par des galets de traction 8.
Gomme indiqué à la figure 7, le refroidisseur comprend une en- veloppe extérieure ou carter 10, qui peut avantageusement être établie en quatre segments assemblés selon les divers joints indiqués en 11. Le carter est stationnaire et supporté par un bâti ou charpente convenable, indiqué dans son ensemble en 12.
Le carter est de préférence fait d'un métal coulé, tel que l'acier coulé ou la fonte, et présente une paroi d'épaisseur convenable. La surface intérieure de ce carter présente une rainure hélicoïdale, telle qu'indi- quée en 14, à la figure 5, et dont les spires sont espacées et séparées par une paroi ou chicane hélicoïdale 15. A l'entrée, le carter est pourvu d'un. bossage 16 qui peut recevoir un tube de guidage 17 destiné à être raccordé au tuyau de guidage 6 (figure 1).
En travers de la partie supérieure du.tambour s'étend une partie 20 qui est percée d'une série d'ouvertures 21 dont chacune est alignée a- vec une des spires de la rainure 14. Les ouvertures 21 peuvent être obtu- rées par une pièce transparente, telle qu'une plaque de verre réfractaire 22, maintenue en place par un châssis ou cadre 23 qui peut être boulonné sur la partie 20, comme indiqué en 24 (figure 8). Ainsi, comme il ressort de la figure 8, le tube est visible à travers les ouvertures 21.
De la partie 20 partent une série de tubulures de sortie, indiquées en±1' b, c, d et e (figure 8), aui peuvent être obturées au choix à l'aidede cha- peaux 25 ou pourvues d'un ajutage tubulaire 'ou guide de sortie, 26, dont- le rôle ressortira de ce qui suit, .. ,
Le carter est fermé à ses extrémités opposées par des plaques 28 et 29, de telle sorte qu'on obtient une enceinte sensiblement étanche aux gaz, et lorsque l'appareil fonctionne on peut introduire dans cette enceinte par un tuyau d'admission 31 un gaz convenable qu'on 'peut faire brûler à sa sortie d'un tuyau d'échappement 32 pouvant être raccordé à ' la partie inférieure du carter, comme représenté à la figure 5.
Ce gaz peut être un gaz non oxydant ou un gaz réducteur approprié. @
Dans le carter 10 est monté un tambour, indiqué dans son en- semble en 40. Ce tambour est circulaire en section transversale et le diamètre de sa paroi extérieure 41 décroît d'une extrémité à l'autre du tambour, qui possède ainsi la forme d'un tronc de cône: Le tambour est ajusté d'une, manière très précise dans la surface intérieure du carter qui présente également une forme tronconique, comme on le voit à la figure 5.
Les rainures 14 constituent par conséquent des espaces libres par rapport au tambour, tandis que les cloisons ou chicanes intermédiaires 15 se ter- minent à proximité immédiate du tambour, de sorte que chacun de ces es- ' paces libres est en principe isolé des deux espaces de dégagement adja- cents.Le tambour est fermé par des parois extrêmes ou fonds 42 et 43 de manière à ménager une capacité étanche aux fluides. Ces fonds étant pour- vus de tourillons 44 et 45 qui traversent les plaques ou plateaux- extrê- mes 28 et 29 du carter. Ces tourillons sont convenablement supportés de manière à pouvoir tourner, par des paliers 46 montés, sur le support 12.
Un de ces tourillons est pourvu de moyens appropriés, tels qu'un'pignon'' de chaîne 47, à l'aide duquel le tambour peut être entraîné en rotation.
Des joints ou garnitures d'étanchéité convenables 48 sont prévus entre les tourillons et les parois 28 et 29 du carter pour empêcher l'échappement du gaz pénétrant dans ce carter.
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Un fluide réfrigérant, tel que l'eau, est introduit dans le tambour et, à cet effet, le tourillon 45 (figure 6) est creux, et traversé par un corps 50 percéde trois conduits 51, 52 et 53. L'eau de refroidissement peut être admise par un tuyau 54 relié au corps 50, la disposition étant telle que cette eau passe par le conduit 51 et pénètre dans un tuyau 55 qui s'é- tend à l'intérieur du tambour, comme représenté à la figure 5. L'eau doit circuler dans le tambour et il est prévu à cet effet un tube de sortie 56, qui peut être flexible, et qui est raccordé au conduit 53 du corps 50, son extrémité inférieure étant coudée vers le bas pour se terminer à une distan- ce convenable, au-dessus de la partie inférieure du tambour.
L'eau sortant du tambour passe par le conduit 53 et par un tuyau de décharge 57. De l'air sous pression'peut être introduit dans le tambour par un tuyau 58 raccordé au conduit 52 du corps 50.
L'intérieur du tambour est de préférence pourvu d'une série de chicanes 60 qui s'étendent dans la direction longitudinale du tambour, et de préférence d'un fond à l'autre, et font saillie vers l'intérieur à par- tir de la paroi tronconique 41. Lorsque le tambour tourne, les chicanes 60 passent dans l'eau qui s'accumule à la partie inférieure du tambour, comme représenté en W à la figure 7. Ces chicanes agitent l'eau et sont de pré- férence percées de trous 61 de manière à permettre à une certaine partie de cette eau de les traverser.
L'eau ou autre fluide réfrigérant peut être maintenu dans le tam- bour jusqu'au niveau de l'orifice d'entrée du tube 56. Ce niveau peut va- rier entre certaines limites, étant donné que le tambour tourne et agite l'eau. Le tambour est étanche au gaz et l'air est emprisonné dans la capa- cité du tambour située au-dessus du niveau de l'eau. L'air introduit sous une pression convenable dans le tambour par le tube 58 provoque la montée de l'eau dans l'extrémité pendante du tube 56. Cette pression d'air a pour effet d'élever l'eau pour l'évacuer mais, une fois que l'écoulement de l'eau a commencé, il peut continuer par une action de siphon. Par ailleurs, on peut se dispenser, sous certaines conditions, d'introduire de l'air, étant donné que la pression de l'eau introduite par le tuyau 55 peut être suffisante.
En tout cas, l'eau est agitée par la rotation du tambour et celui-ci est de ce fait refroidi à peu près uniformément.
Un dispositif redresseur peut être prévu pour redresser le tube lorsqu'il quitte le tambour. Un tel dispositif peut être disposé dans l'ouverture 21 de la tubulure de sortie choisie. Ce dispositif comprend un corps 80 qui s'ajuste dans l'une quelconque des ouvertures 21 et qui peut être maintenu en place par le couvercle 23, comme cela est représenté aux figures 3 et 7. Le corps 80 porte un galet redresseur 81 tournant li- brement et un coussinet de guidage réglable 82. Le tube formé passe sous le galet et sur la surface sous-jacente du coussinet de guidage, ce qui le redresse en supprimant la courbure que le tambour peut avoir tendance à lui donner. On peut régler la position du coussinet de guidage à l'aide d'une vis de réglage 83 de manière à obtenir l'action de redressement désirée.
Pour effectuer l'insertion initiale du tube dans le refroidis- seur, on peut retirer l'ensemble du châssis 23.et de la plaque transpa- rente 22, de manière à dégager et laisser voir le tambour, et on peut uti- liser un petit dispositif tel que celui représenté sur les figures 2 et 4.
Ce dispositif comprend un corps 65 qui peut être inséré à travers l'un quelconque des conduits ou ouvertures 21, comme on le voit à la figure 2, et qui porte des galets 66 destinés à entrer en contact avec le tube. On peut pousser ce guide contre le tube à la main, en se servant d'une poi- gnée 67. Au moment où le tube pénètre dans le tambour, l'ouvrier peut pous- ser le guide 65 vers le bas pour obliger le tube à se solidariser par fric- tion avec le tambour, ce qui provoque son entraînement régulier par la ro- tation du tambour. Bien entendu, après que le tube a été convenablement en- gagé dans le tambour, on retire le guide et on remet en place l'ensemble obturateur 22-23.
A mesure que le tube pénètre dans le refroidisseur, son extrémité antérieure,ou menante, passe du tube de guidage 17 dans l'extrémité d'en- trée de la rainure hélicoïdale 14 et, comme le tambour tourne, cette extré- mité suit la rainure hélicoïdale 14, et le tube s'enroule en hélice sur le
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tambourComme représenté aux figures 5 et 8, on peut faire sortir le tube du tambour par l'une quelconque des tubulures de sortie a, b, c, d et e.
Si l'on désire tirer parti de la capacité totale du tambour.,' on fait sor- tir le tube par la dernière tubulure e. En choisissant l'une quelconque des autres tubulures, on pourra réduire le degré de refroidissement selon les besoins. Un tel choix dépendra de la température du tube à son entrée dans le refroidisseur, de la température qu'il doit posséder à sa sortie du refroidisseur, de la vitesse du mouvement du tube, de la masse de métal du tube, ainsi que d'autres facteurs.
Le tube ayant été engagé dans le refroidisseur et la machine é- tant en action, le tambour fonctionne en principe en synchronisme avec le laminoir à tube et avec les galets de traction 8, bien que ceux-ci puis- sent tourner à une vitesse légèrement supérieure pour maintenir le tube sous tension. A titre d'illustration schématique d'un mécanisme de commande, on a représenté à la figure 1 un moteur 70 qui, par l'intermédiaire d'un méca- nisme réducteur 71, entraîne un laminoir à tube au moyen d'une chaîne 72.
Du réducteur 71 part un arbre 73 qui entraîne un variateur de vitesse 74 qui commande par une chaîne 75 le pignon de chaîne 47 du tambour pour en- traîner ce dernier. L'arbre 73 est prolongé jusqu'à un autre'variateur de vitesse 75,qui, par une chaîne 76, entraine les derniers galets de trac- tion 8.
Il est bien entendu que les galets du laminoir à tube peuvent être actionnés en tout ou en partie et que, à cet effet, ces organes peu- vent être accouplés entre eux par des mécanismes appropriés (non repré- sentés)o Le gaz non oxydant ou réducteur pénètre et 'circule à l'intérieur du carter en maintenant ainsi le tube dans une atmosphère désirée, et l'eau réfrigérante passe à l'intérieur du tambour à la manière précédem- ment décriteOn voit, par conséquent, qu'une grande longueur de tube se trouve concentrée sous une forme compacte, en particulier sous forme d'une hélice enroulée sur le tambour.
Chacune des spires de l'hélice est sépa- . rée des spires adjacentes grâce à la rainure ou gorge du carter, ce qui empêche à peu près complètement toute transmission de chaleur par rayonne- ment entre les spires. Le facteur de frottement est considérablement ré- duit en comparaison avec celui qui interviendrait si le tube était rectili- gne. Ceci résulte du fait que le tambour tourne, de sorte qu'il n'existe pour ainsi dire aucun frottement, bien qu'une certaine poussée latérale puisse être exercée par le tube sur les flancs des rainures. La forme coni- que du tambour et du carter a pour effet de permettre la contraction à la- quelle le tube est soumis lorsqu'il se refroidit.
On se rend compte que la forme conique à génératrice rectiligne, comme dans la disposition repré- sentée, ne correspond pas exactement à la courbe représentant le raccour- cissement subi par le -tube au cours de son refroidissement, mais il semble qu'il soit préférable d'adopter un compromis par l'application d'une gé- nératrice rectiligne qui, considérée dans sa longueur totale, est appro- ximativement conforme à la courbe de contraction générale du tube.