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La présente invention est relative à des tubes de rem- playage pour les exploitations minières souterraines ou pour d'autres applications dans lesquelles on transporte par voie pneumatique ou hydraulique une matière en vrac.
Comme les tubes de remblayage et éléments analogues sont soumis à une usure considérable par le produit transporté @ qui glis@@ le long de la parci du tube, il est d'usage en géné- rol de tremper la paroi du tube qui est exposée à l'usure. On
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a obtenu des résultats particulièrement bons avec des tubes de remblayage exécutés en une matière à deux couches, où la couche intérieure se compose d'un acier prenant la trempe, et dont la couche extérieure, qui est assemblée par soudure avec la cou- che intérieure, est en un acier qui ne prend pas la trempe.
L'avantage des tubes de remblayage de ce genre réside dans le fait qu'on peut porter à une dureté très grande le côté inté- rieur exposé à l'usure, de sorte que les tubes de ce genre ont une durée relativement longue.
L'utilisation d'une matière à deux couches pour la fa- ' brication des tubes de remblayage demande toutefois la mise en oeuvre d'une quantité non négligeable de matières et de moyens de fabrication. Pour certaines applications, où il n'importe pas d'obtenir une résistance très élevée à l'usure, il est par conséquent souhaitable de disposer d'un tube de remblayage exécuté en une matière en une seule couche et relati- vement peu coûteuse. Les essais n'ont pas manqué de fabriquer . tubes en acier trempés à une seule couche.
On a observé à ce pro- pos qu'il n'est pas judicieux de tremper dans toute son épais- seur le tube d'acier à une seule couche, parce que, dans le cas, le corps du tube devient trop peu résistant aux sollicitations relativement élevées par chocs et par coups, auxquelles le tube de remblayage est exposé, comme le montre l'expérience, dans les exploitations minières souterraines. C'est pourquoi on s'est contenté de réduire la dureté de la paroi du tube par un revenu effectué après coup, opération qui fournit un corps tubulaire présentant dans sa section au voisinage de la paroi intérieure une zone martensitique d'une résistance d'environ 180 à 200 kg/mm2, cette zone se continuant vers l'extérieur par une structure de transition sorbitique ou une zone de troostite, ayant une ré- sistance de 120 à 140 kg/mm2.
On a observé. toutefois que même
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les tubes de ce genre ne résistent pas suffisamment aux solli- citations par chocs ou par coups qui se produisent, bien que leur paroi se comporte d'une manière assez favorable à l'égard de l'usure par le produit; transporté.
Or. a proposé ensuite de tremper le corps tubulaire exécuté en un acier à une seule couche prenant la trempe, de telle sorte qu'il se forme des sections continues d'acier trem- pé et d'acier non trempé qui sont réparties dans le tube dans le sens de se,longueur et de son pourtour. Lorsque les sections non trempées sont alors petites par rapport aux sections trempées, on obtient un tube qui possède une résistance à l'usure qui est suffisante pour de nombreuses applications. Toutefois, la résistance des tubes de ce genre à l'égard des chocs et coups laisse également encore à désirer.
La réalisation, de tels tubes trempés par zones ou par champs est aussi assez difficile., Jusqu'à présent, il fallait, dans les tubes de ce genre, faire revenir la matière plus ou moins après la trempe, pour obtenir un corps tubulaire suffisamment insensible aux chocs et coups, ce qui, naturellement, abaissait de nouveau la résistance à l'usure.
L'invention est basée en, revanche sur le principe qui aonsiste à réaliser à partir d'une matière en une seule couche formée d'un acier prenant 11 trempe un tube de remblayage qui présente sur le c8té intérieur et dans toute son étendue une couche martensitique trempée, tandis que du côté extérieur du tube ce dernier présente une couche continue, tenace et perli- tique.
Le procédé de fabrication des tubes de ce genre, qui fait l'objet de la. présente invention, comprend les mesures suivantes.
On fait passer le corps tubulaire non trempé, suivant
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un mouvement continu, tout d'abord le l@@@ j'un dispositif de chauffage agissant de préférence de l'@xtérieur, par exemple d'un brûleur à gaz et air de forme ann@laire, dans la. région duquel le corps tubulaire se trouve porté à une température située peu au-dessous de la température d rempe de la ma- tière.
Lorsqu'on a obtenu dans la section du corps tubulaire une égalisation de la température, on fait passer le tube sur un dispositif de chauffage placé dans sa cavité, par exemple le long d'un brûleur également à gaz et air, dans la région duquel le tube se trouve porté à partir de l'intérieur à la température de trempe sous l'action d'une forte chute de tem- péra.ture, tandis que le tube est soumis en même temps à l'ex- térieur à un refroidissement tel, par exemple par soufflage d'air, que la couche extérieure du tube reste au-dessous de la température de trempe.
Immédiatement à la suite de ce chauffage du tube jusqu'à la température de trempe, ce tube parvient dans la région d'un dispositif de refroidissement à action intense, placé dans la cavité du tube, par exemple d'un dispositif d'arrosage à l'eau, au moyen duquel la matière se trouve refroidie.brusquement et trempée.
Dans l'objet de la présente invention, on'fait agir de préférence, pendant qu'on porte le tube par chauffage à la température de trempe, des dispositifs de refroidissement agis- sant assez fortement à l'extérieur dans des secteurs limités du pourtour du tube, par exemple à l'action de petits disposi- tifs d'arrosage à l'eau, dans la région desquels les couches extérieures du ccrps tubulaire sont maintenues à une tempéra- ture un peu inférieure à celles qui sont réalisées dans la ré- gion des réfrigérants à air, à savoir à des températures infé- rieures à la température de trempe.
Le tube de remblayage ou la pièce analogue fabriqué
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selon le procédé qui fait l'objet de la présente invention est remarquable par une résistance élevée à l'usure et en même temps par une résistance élevée aux contrainte@ par choc::
et par coups, Du fait que c'est l'ensemble du corps tubulaire qui est porté a.u préalable, avant le chauffage jusqu'à la température de trem- pe par l'intérieur, à une température légèrement inférieure à la. température de trempe, on parvient à augmenter considérable- ment l'épaisseur de la couche intérieure portée à la température de trempe, même lorsqu'on refroidit le tube en même temps par l'extérieur de telle sorte que la couche extérieure reste en-- dessous de la température de trompe.
La couche trempée à une profondeur relativement grande sur la face intérieure des 'cubes, et qu'on obtient de cette ma- nière, confère au tube une longue durée en ce qui concerne l'u- sure par le produit transporté.
A l'extérieur, le .corps tubulaire est protégé d'une manière avantageuse contre les chocs et les coups, en particulier contre l'effet d'entaille, par la couche tenace perlitique qui s'étend sur tout le pourtour du tube.
On obtient en même temps par les dispositifs addition- nels de refroidissement ou petits jets d'arrosage agissant plus fortement, qui exercent leur action de l'extérieur pendant le ré- chauffage jusqu'à des températures de trempe sur la. pièce tubu- laire, la formation, dans le corps tubulaire, de bandes ou
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nervures s petlitio ue s , c'est-à-dire tenaces, qui accroissent se résistance à l'égard des contraintes par chocs ou par coups, de façon telle que le tube selon l'invention présente a cet égard presque les mêmes propriétés avantageuses que le tube de remblayage deux couches précité.
Le fait que, cens le région
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du di<:po±:1.tii de refroidissement plus puissent qui agit de l'ex- térieur, la couche martensitique ne s'étend T.-; -;;.-.5, ,,,,,()'r'n::" J.":'0r\t
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que dans les secteurs situés dans les intervalles, est sans influence pratique sur la résistance à l'usure des tubes, parce que les couches plus dures sont en mesure à un certain degré de protéger contre l'usure également des couches plus tendres situées dans les intervalles. Il en est ainsi, en particulier., -lorsque le dispositif de refroidissement à action plus intense agit non pas sur une ligne de la surface extérieure du tube qui est parallèle à l'axe longitudinal du tube, mais sur une ligne en hélice tournant autour du tube ou bien une ligne on- dulée ou en zig-zag sur le tube.
Une telle forme de ligne peut s'obtenir lorsque, en plus du mouvement dans le sens de son axe longitudinal, le tube ou bien le dispositif de refroidisse- ment qui agit de l'extérieur exécute un mouvement de rotation régulier ou un mouvement rotatoire oscillant commande autour de l'axe longitudinal du tube.
Le tube selon la présente invention s'exécute avec avantage avec une épaisseur de paroi de 8mm. On obtient par le procédé qui fait l'objet de la présente invention une profon- deur de durcissement sur le côté intérieur du tube qui est d'en- viron 4 à 5 mm, tandis que le tube présente à l'extérieur un.e couche perlitique d'envi 1 , :, 1 à 2 mm qui s'étend sur 3 à 4 mm environ dans la région de:: tances ou nervures précipitées res- tant tenaces,
On trempe la couche martensitique intérieure du tube jusqu'à obtention d'environ 180 à 200 kg/mm2. La texture de transition sorbitique ou de troostite qui y fait suite présente une résistance de 120 à 140 kg/mm , tandis que la pellicule extérieure a partout une résistance de 50 à 60 kg/mm2.
Le dispositif qui- est nécessaire pour la mise en oeu- vre du procédé est simple et d'un fonctionnement sûr. Il se compose essentiellement d'un dispositif fournissant le mouvement
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vertical et le mouvement de rotation additionnel éventuel du tube à'tremper, d'un brûleur annulaire qui provoque le réchauffage préalable du tube, d'un brûleur intérieur avec lequel on réchauf- fe le tube jusqu'à la température de trempe, d'un dispositif de refroidissement situé à peu près à la hauteur de ce dernier brûleur et qui entoure le tube à l'extérieur, et d'un dispositif d'arrosage situé à l'intérieur du tube, à l'arrière du brûleur dans le sens du mouvement.
Le dispositif extérieur de refroidis- sement se compose de tubes à fentes en forme de secteurs, par exemple de quatre tubes de ce genre à travers lesquels on souf- fle de l'air de refroidissement en une quantité réglable en di- rection du pourtour du tube, etde petits dispositifs d'arrosa- ge placés dans les intervalles entre ces tubes et qui provoquent la formation, dans le corps du tute, des bandes perlitiques qui restent dures.
REVENDICATIONS
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The present invention relates to filling tubes for underground mining operations or for other applications in which a bulk material is transported pneumatically or hydraulically.
Since backfill pipes and the like are subjected to considerable wear from the transported product which slides along the length of the pipe, it is generally customary to soak the wall of the pipe which is exposed to the pipe. wear and tear. We
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has obtained particularly good results with backfill pipes made of a two-layer material, where the inner layer consists of a steel which takes quenching, and whose outer layer, which is welded together with the inner layer , is made of a steel which does not take hardening.
The advantage of such backfill tubes is that the wear-exposed inner side can be made very hard, so that such tubes have a relatively long life.
The use of a two-layered material for the manufacture of the backfill tubes, however, requires the use of a not insignificant quantity of materials and means of manufacture. For some applications, where it is not important to achieve very high wear resistance, it is therefore desirable to have a backfill pipe made of a single layer material and relatively inexpensive. The tests did not fail to manufacture. single layer hardened steel tubes.
It has been observed in this connection that it is not judicious to quench the entire thickness of the single-ply steel tube, because, in this case, the body of the tube becomes too weak to resist. Relatively high shock and impact stresses to which the backfill pipe is exposed, as experience shows, in underground mining operations. This is why we have been satisfied with reducing the hardness of the wall of the tube by tempering carried out after the fact, an operation which provides a tubular body having in its section in the vicinity of the inner wall a martensitic zone with a resistance of about 180 to 200 kg / mm2, this zone being continued outwards by a sorbitic transition structure or a troostite zone, having a resistance of 120 to 140 kg / mm2.
We observed. however that even
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tubes of this kind do not sufficiently withstand the stresses by shocks or knocks which occur, although their wall behaves in a fairly favorable manner with regard to wear by the product; transported.
Or. Then proposed to quench the tubular body made of a single-layer quenching steel, so that continuous sections of hardened and unhardened steel are formed which are distributed in the tube in the direction of itself, length and its periphery. When the unhardened sections are then small compared to the hardened sections, a tube is obtained which has a wear resistance which is sufficient for many applications. However, the resistance of such tubes to shocks and blows also leaves much to be desired.
The production of such tubes quenched by zones or by fields is also quite difficult. Until now, it was necessary, in tubes of this kind, to return the material more or less after the quenching, to obtain a tubular body sufficiently insensitive to shocks and knocks, which naturally again lowered the wear resistance.
The invention is, however, based on the principle which aonsiste to achieve from a material in a single layer formed of a steel taking 11 quenching a backfill tube which has on the inner side and in its entire extent a layer. hardened martensitic, while on the outside of the tube the latter has a continuous, tenacious and pearlitic layer.
The method of manufacturing tubes of this kind, which is the subject of the. present invention includes the following measures.
The unhardened tubular body is passed, following
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continuous movement, first of all by a heater operating preferably from the outside, for example of a ring-shaped gas and air burner, in the. region in which the tubular body is brought to a temperature situated a little below the temperature of the material.
When temperature equalization in the section of the tubular body has been obtained, the tube is passed over a heating device placed in its cavity, for example along a burner also with gas and air, in the region of which the tube is brought from the inside to the quenching temperature under the action of a large drop in temperature, while the tube is at the same time subjected to cooling outside such, for example by blowing air, that the outer layer of the tube remains below the quenching temperature.
Immediately following this heating of the tube to the quenching temperature, this tube arrives in the region of a high-action cooling device, placed in the cavity of the tube, for example of a watering device. water, by means of which the material is suddenly cooled and quenched.
In the object of the present invention, while the tube is being heated by heating to the quenching temperature, cooling devices are preferably made to act, acting rather strongly on the outside, in limited sectors of the periphery. of the tube, for example by the action of small water sprinklers, in the region of which the outer layers of the tubular crps are kept at a temperature somewhat lower than those produced in the re - gion of air coolers, namely at temperatures below the quench temperature.
The backfill tube or similar part manufactured
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according to the method which is the object of the present invention is remarkable by a high resistance to wear and at the same time by a high resistance to stress @ by impact:
and by strokes, Because it is the whole of the tubular body which is brought beforehand, before heating up to the quenching temperature from the inside, to a temperature slightly lower than the. quenching temperature, the thickness of the inner layer brought to the quenching temperature is considerably increased, even when the tube is cooled at the same time from the outside so that the outer layer remains in - below the proboscis temperature.
The layer soaked to a relatively great depth on the inner face of the cubes, and thus obtained, gives the tube a long life in terms of wear by the transported product.
On the outside, the tubular body is advantageously protected against impacts and knocks, in particular against the notching effect, by the tenacious pearlitic layer which extends around the entire periphery of the tube.
At the same time this is achieved by additional cooling devices or small, more strongly acting spray jets, which exert their action from the outside during reheating to quench temperatures on the. tubular part, the formation in the tubular body of bands or
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petlitio ue s ribs, that is to say tenacious, which increase its resistance to stresses by impact or by blows, so that the tube according to the invention has in this respect almost the same advantageous properties than the aforementioned two-layer backfill pipe.
The fact that, cens the region
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from the cooling di <: po ±: 1.tii more can which acts from the outside, the martensitic layer does not extend T.-; - ;; .-. 5, ,,,,, () 'r'n :: "J.":' 0r \ t
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that in the sectors located in the gaps, has no practical influence on the wear resistance of the tubes, because the harder layers are able to a certain degree to protect against wear also the softer layers located in the intervals. This is so in particular., When the more intense action cooling device acts not on a line of the outer surface of the tube which is parallel to the longitudinal axis of the tube, but on a helical line rotating around tube or a wavy or zig-zag line on the tube.
Such a line form can be obtained when, in addition to the movement in the direction of its longitudinal axis, the tube or the cooling device which acts from the outside performs a regular rotational movement or an oscillating rotary movement. control around the longitudinal axis of the tube.
The tube according to the present invention is advantageously executed with a wall thickness of 8mm. By the process which is the object of the present invention, there is obtained a depth of cure on the inner side of the tube which is about 4 to 5 mm, while the tube has on the outside a. pearlitic layer of approx. 1, :, 1 to 2 mm which extends for about 3 to 4 mm in the region of :: tances or precipitated veins which remain tenacious,
The inner martensitic layer of the tube is quenched until about 180 to 200 kg / mm2 is obtained. The resulting sorbitic or troostite transition texture exhibits a strength of 120-140 kg / mm, while the outer skin everywhere has a strength of 50-60 kg / mm2.
The device which is necessary for carrying out the method is simple and reliable in operation. It basically consists of a device providing movement
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vertical movement and the possible additional rotational movement of the tube to be quenched, of an annular burner which causes the preheating of the tube, of an internal burner with which the tube is heated up to the quenching temperature, of a cooling device located approximately at the height of the latter burner and which surrounds the tube on the outside, and a sprinkler device located inside the tube, at the rear of the burner in the direction some movement.
The external cooling device consists of slotted tubes in the form of sectors, for example four such tubes, through which cooling air is blown in an adjustable amount towards the periphery of the tube. tube, and small sprinklers placed in the intervals between these tubes and which cause the formation, in the body of the head, pearlitic bands which remain hard.
CLAIMS
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