Procédé et installation de fabrication d'un tube à partir d'une bande de métal. La présente invention eoncerne la fabrica tion des tubes à partir d'une bande de métal.
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 1a faqonne en lui donnant une forme creuse en section. On fait alors passer ce profilé de section transversale creuse à tra vers une zone de soudage ou de brasage, pour la chauffer de faeon à en réunir les bords. La réunion effective- des bords peut se produire après un léger refroidissement du profilé à partir de la température maximum atteinte dans la zone de soudage ou de brasage, et on peut effectuer un tel refroidissement. au mo ment où le profilé quitte cette zone.
Ces opé rations sont effectuées pendant que le tube est animé d'un mouvement longitudinal sen siblement rég-Lilier et continu. Une fois le tube soudé ou brasé, et alors qu'il est encore à l'état chaud, il faut le refroidir assez lente ment pour donner au métal les earaetéris- tiques 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 enivre.
Au cours de cette fabrication continue du tube à une vitesse qui peut être considérée comme élevée, le tube se déplace à travers tout dispositif de refroidissement approprié à la même vitesse que celle à laquelle il est fa briqué, 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 principales rencon trées dans la fabrication continue des tubes à une vitesse élevée réside clans la nécessité de prévoir un refroidisseur de longueur suffi sante, ainsi que dans l'obligation qui en résulte d'avoir une installation ou un bâti ment. suffisamment long pour loger un refroi disseur de la longueur convenable.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tube à partir d'une bande de métal qu'on déplace dans le sens longitudinal, qu'on ferme par rap prochement de ses bords et qu'on déplace dans une zone de chauffage pour en réunir les bords et former un tube étanche, caracté risé par le fait qu:on fait passer le tube en mouvement, à sa sortie de la. zone de clia.uf- fage, dans un refroidisseur en lui donnant. la. forme d'une hélice à spires multiples, et en ce qu'on le redresse à sa sortie dudit refroi disseur.
Elle a également pour objet. une installa tion polir la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, caractérisée par le fait qu'elle comprend un laminoir à. tube pour entraîner une bande de métal longitudinalement et la façonner pour lui donner la forme d'un tube, un dispositif de chauffage situé en aval du laminoir pour chauffer la bande et en réunir les bords longitudinaux, un tambour situé en aval du dispositif de chauffage avec son axe disposé transversalement à la direction du mouvement du tube, des moyens pour faire tourner le tambour de manière que le tube s'enroule sur lui, des moyens situés en aval du tambour,
pour tirer le tube et le redres ser, et des moyens pour refroidir le tube pen dant qu'il est enroulé sur le tambour.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation propre à la mise en oeuv re de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique d'une installation à fabriquer les tubes conformé ment à. l'invention, cette figure représentant le laminoir à tube, le four de soudage ou de brasage et le refroidisseur.
La fig. ? est une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie du refroidisseur et représente le tube à son entrée dans le refroidisseur.
La fig. 3 est une coupe transversale simi laire à la fig. \?, mais représente le tube à sa ,sortie du refroidisseur.
La fig. 4 est une coupe par la ligne 4---4 de la fig. 2 et représente un dispositif qui peut être utilisé pour engager le tube dans le refroidisseur.
La fig. 5 est une coupe transversale du refroidisseur et représente le tambour de cet. appareil en élévation, mais avec arrache ments et coupes partiels.
La. fig. 6 est une vue fragmentaire, partie en coupe, du tambour, et représente la dispo sition prévue pour l'entrée et la sortie du liquide réfrigérant.
La fi-. 7 est une vue du refroidisseur ob servé dans la direction des flèches 7-7 de la fig. 5, avec arrachements et coupe partiels pour montrer la. structure du tambour et de son carter.
La. fig. 8 est une vue en plan partiel de la partie supérieure du tambour, observée dans le sens des flèches 8-8 de la fig. 5, cette figure représentant l'entrée et les diverses sorties du tube.
Comme représenté à la fig. 1, le métal en bande 1 peut être tiré et déroulé d'une bo bine d'alimentation 2 et conduit à travers un laminoir à tube, qui est pourvu de galets conformateur 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, in diqué schématiquement en -1. Cet appareil peut être un de ceux utilisés pour le soudage en bout. des bords de la bande et dans lequel le corps entier du tube formé est. chauffé en principe à la température du soudage; ou bien il peut consister en un four pour élever la. température à une valeur propre à per mettre aux bords en contact du tube d'être réunis par brasage au cuivre. Une atmo sphère non oxydante, ou réductrice, peut être introduite dans le four par un tuyau 5.
La construction particulière de l'appareil à sou der ou à braser peut varier, mais le refroi disseur présente son maximum d'utilité dans le cas d'un appareil à sonder 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'en semble est indiqué en 7 et dans lequel une grande -longueur du tube est concentrée et refroidie et, après refroidissement, le tube peut quitter le refroidisseur et il peut être tiré par des galets de traction 8.
Comme indiqué à la fi,-. 7, le refroidis seur comprend une enveloppe extérieure ou carter 10, qui peut avantageusement être établie en quatre segments assemblés selon les divers joints indiqués en 17. Le carter est. stationnaire et supporté par un bâti ou char pente convenable, indiqué dans son ensemble en 12.
Le carter est de préférence fait d'un mé tal 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'indiquée en 14, à la fig. 5, et dont les spires sont espacées et séparées par une paroi on chicane hélicoïdale 15. A l'entrée, le carter est pourvu d'un bos sage 16 qui peut recevoir un tube de guidage 17 destiné à. être raccordé au tuyau de gui dage 6 (fig. 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 avec une des spires de la rainure 14.
Les ouvertures 21 peuvent être obturées par une pièce transparente, telle qu'une plaque de verre réfractaire ??, maintenue en place par un châssis ou cadre 23 qui peut. être bou lonné sur la partie 20, comme indiqué en.?4- (fi(,-. 8). Ainsi, comme il ressort de la fig. 8, 1 e tube est visible à travers les ouvertures 21.
De la partie 20 partent une série de tubulures de sortie, indiquées en<I>a, b,</I> c, d et e (fig. 8), (lui peuvent être obturées au choix à l'aide de chapeaux ?) 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 oppo sées par des plaques 28 et ?9, de telle sorte qu'on obtient une enceinte sensiblement étanche aux gaz, et lorsque l'appareil fonc tionne, on peut introduire dans cette enceinte par un tuyau d'admission 31 un gaz conve nable qu'on peut faire brûler à sa sortie d'un tuyau d'échappement 3'3 pouvant être ra.e- cordé à la partie inférieure du carter, comme représenté à la fig. 5. Ce gaz peut. être un gaz non oxydant ou un gaz réducteur appro prié.
Dans le carter 10 est monté un tambour, indiqué dans son ensemble en 40. Ce tambour est circulaire eii section transversale et le dia mètre de sa paroi extérieure 4-1 décroît d'une extrémité à l'autre du tambour, qui présente 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 fig. 5.
Les rainures 14 consti tuent par conséquent des espaces libres par rapport au tambour, tandis que les cloisons ou chicanes intermédiaires 15 se terminent. à proximité immédiate du tambour, de sorte que chacun de ces espaces libres est. en prin cipe isolé des deux espaces de dégagement adjacents. Le tambour est fermé par des pa rois extrêmes ou fonds 42 et 43, de manière à ménager une capacité étanche aux fluides; ces fonds étant pourvus de tourillons -14 et -15 qui traversent les plaques ou plateau extrêmes 28 et. 29 du carter.
Ces tourillons sont convenablement supportés de manière à pouvoir tourner, par des paliers 46 montés sur le support 1?. Un de ces tourillons est pourvu de moyens appropriés, tels qu'un pignon de chaîne -17, à l'aide duquel le tam bour peut être entraîné en rotation. Des joints ou garnitures d'étanchéité convenables 48 sont prévus entre les tourillons et les pa rois 28 et 29 du carter pour empêcher l'échappement du gaz pénétrant dans ce carter.
Un fluide réfrigérant, tel que l'eau, est introduit dans le tambour et, à, cet effet, le tourillon 45 (fig. 6) est creux, et traversé par un corps .50 percé de trois conduits 51, 52 et 53. L'ea"u de refroidissement peut être ad mise par un tuyau 54 relié au corps 50, la dis position étant telle que cette eau passe par le conduit 51 et pénètre dans un tuyau 55 qui s'étend à l'intérieur du tambour, comme représenté à la fig. 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 distance convenable au-dessus de la partie inférieure du tambour. L'eau sortant du tambour passe par le con duit 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 con duit 52 du corps 50.
L'intérieur du tambour est de préfé rence pourvu d'une série de chicanes 60 qui <I>s</I> 'étendent dans la direction longitudinale du tambour, et de préférence d'un fond à l'autre, et font saillie vers l'intérieur à partir de la paroi tronconique .11. Lorsque le tam bour tourne, les chicanes 60 passent. dans l'eau qui s'accumule à la partie inférieure du tam bour, comme représenté en IV à la fi-.<B>7.</B> Ces chicanes agitent l'eau et sont de préférence percées de trous 61., de manière à permettre à une certaine partie de cette eau de les tra verser. L'eau ou autre fluide réfrigérant peut être maintenu dans le tambour jusqu'au ni veau de l'orifice d'entrée du tube 56. Ce ni veau peut varier entre certaines limites, étant donné que le tambour tourne et agite l'eau.
Le tambour est étanche au gaz et l'air est em prisonné dans la capacité 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 dis penser, sous certaines conditions, d'intro duire 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 tam bour. 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 fig. 3 et 7. Le corps 80 porte Lui galet redres seur 81 tournant librement 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 refroidisseur, on peut retirer l'ensem ble du châssis 23 et de la plaque transpa rente 22, de manière à dégager et laisser voir le tambour, et on peut utiliser un petit dis positif tel que celui représenté sur les fig. 2 et 4. Ce dispositif comprend un corps 65 qui peut être inséré à travers l'un quelconq-Lie des conduits ou ouvertures 21, comme on le voit à la fig. 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 poignée 67.
Au moment où le tube pénètre dans le tambour, l'ouvrier peut pousser le guide 65 vers le bas pour obli ger le tube à se solidariser par friction avec le tambour, ce qui provoque son entraîne ment régulier par la rotation du tambour. Bien entendu, après que le tube a été conve nablement engagé dans le tambour, on retire le guide et on remet en place l'ensemble obtu rateur 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'entrée 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 tambour.
Comme représenté aux fig. 5 et. 8, on peut faire sor tir le tube du tambour par l'une quelconque des tubulures de sortie<I>a.</I> h, c, d. et e. Si l'on désire tirer parti de la capacité totale du tambour, on fait sortir le tube par la der nière tubulure e. En choisissant l'une quel conque des autres tubulures, on pourra réduire le degré de refroidissement selon les besoins.
Un tel choix dépendra de la tempé rature du tube à son entrée dans le refroi disseur, de la température qu'il doit. possé der 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 refroi disseur et la machine étant en action, le tam bour fonctionne en principe en s@-nchronisme avec le laminoir à tube et avec les galets de traction 8, bien que ceux-ci puissent tourner à une vitesse légèrement supérieure pour maintenir le tube sous tension. A titre d'il- liLstration schématique d'un mécanisme de commande, on a représenté à. la fia. 1 un mo teur 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 varia teur de vitesse 74 qui commande par une chaîne 75 le pignon de chaîne 47 du tam bour pour entraîner ce. dernier. L'arbre 73 est prolongé jusqu'à un autre variateur de vitesse 75 qui, par une chaîne 76, entraîne les derniers galets de traction 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 peuvent être aeeouplés entre eux par des mécanismes appropriés (non représentés).
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 précédemment décrite. On voit, par conséquent, qu'une grande longueur de tube se trouve concentrée sous une forme com pacte, en particulier sous forme d'une hélice enroulée sur le tambour. Chacune des spires de l'hélice est séparée des spires adjacentes grâce à la rainure ou gorge du carter, ce qui empêche à peu près complètement toute trans mission de chaleur par rayonnement entre les spires. Le facteur de frottement est considé rablement réduit en comparaison avec celui qui interviendrait si le tube était rectiligne.
Ceci résulte du fait que le tambour tourne, de sorte qu'il n'existe pour ainsi dire aucun frotte ment, bien qu'une certaine poussée latérale puisse être exercée par le tube sur les flancs des rainures. La forme conique du tambour et du carter a pour effet de permettre la contraction à laquelle le tube est soumis lorsqu'il se refroidit.
On se rend compte que la forme conique à génératrice rectiligne, comme dans la disposition représentée, ne correspond pas exactement à la courbe repré sentant le raccourcissement subi par le tube au cours de son refroidissement, mais il sem ble qu'il soit préférable d'adopter un com promis par l'application d'une génératrice rectiligne qui, considérée dans sa longueur totale, est approximativement conforme à la courbe de contraction générale du tube.