EP0857529A1 - Tubes métalliques et procédé et installation pour les fabriquer - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/006—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of tubes
Definitions
- the present invention relates to metal tubes and their manufacturing processes and facilities.
- the eccentricity i.e. the variation of the thickness measured in different points of a tube circumference, is large and commonly reached 20%.
- the invention overcomes this drawback by making it possible to obtain a batch of metal tubes in which, for all the tubes in the batch and at some point of a tube whatsoever, the ratio of the difference between the thickness of the wall of the tube at this point and the average wall thickness of the tubes at the thickness average tube wall is less than 7% and commonly attains only 5%.
- tubes made of copper alloy use may in particular be made of tubes made of copper alloy.
- copper alloy mention may be made of cupro-nickel with nickel content varying from 5 to 35%, cupro-tin with tin content varying from 5 to 9%, special alloys such as cupro-nickel silicon, cuproberyllium and cupro-cobalt beryllium. The percentages are expressed by weight.
- the invention also relates to an installation for manufacturing tubes metallic as defined in claim 3.
- the process illustrated in Figure 1 consists in melting, in a first stage, metal 1 in a tank 2.
- metal 1 in a tank 2.
- this metal 1 in a casting machine 3 so as to obtain a blank 4 tubular in the form of a hollow billet.
- we stretch the hollow bill 4 in a drawing bench 5 so as to stretch the tube 6 Cold.
- the tube 6 can then be treated if desired in an oven 7 of heat treatment.
- FIG. 2 The installation according to the invention is shown in Figures 2 and 3. It consists of a casting tool, shown in Figure 2, and a set of cold drawing and heat treatment, shown in Figure 3.
- a graphite core called mandrel 14 which is engaged in the opening of the bottom of the reservoir 12.
- the liquid metal is gradually solidified between the mold 13 and the mandrel 14 in the transition zone T.
- An extraction system 18 ensures the draft 17 is drawn through casting tools.
- An electronic assembly allows the adjustment of the draft parameters.
- the entire cold draft and heat treatment consists, on the one hand, a shrinking machine which allows a reduction of one end of the blank, on the other hand, of a bench or drawing press.
- the blank 17 is mounted on an internal shape 21 called a ball or mandrel.
- the constricted end of the blank extended by an extension 23 or faux-silk is introduced into a die 22, the false silk 23 protruding is hooked by a jaw system 24 on a carriage 25.
- the carriage 25 driven by a chain or a piston 26 pulls the blank between the die 22 and the ball 21.
- An annealing furnace or cell allows annealing after the drawing operation recrystallization of the blank 17.
- the shrinking machine - cold drawing - annealing cycle is repeated from two to n times, depending on the dimensions to be achieved.
- the blanks obtained have a temperature at the outlet of the ingot mold from 990 ° C. Their length is 2200 mm. They are free from defects, their ovalization is ⁇ 0.5%.
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Abstract
Cette installation de fabrication de tubes métalliques comprend un réservoir (12) dont le fond comporte une ouverture dans laquelle est engagé un mandrin (14), une lingotière (13) entourant le mandrin, un anneau de brassage électromagnétique (15), un anneau de refroidissement (16) et un système d'extraction (18). <IMAGE>
Description
La présente invention se rapporte aux tubes métalliques et à leurs
procédés et installations de fabrication.
Le procédé traditionnel de fabrication de tubes sans soudure en alliage
de cuivre associe à la coulée d'ébauches pleines le filage à chaud d'ébauches
creuses puis l'étirage à froid de ces ébauches suivi de traitements thermiques.
L'excentration, c'est-à-dire la variation de l'épaisseur mesurée en
différents points d'une circonférence du tube, est grande et atteint couramment
20%.
Il en va de même au US-A-5 279 353 où l'on coule en continu ou en
semi-continu une ébauche tubulaire et où on l'étire ensuite.
L'invention pallie cet inconvénient, en permettant d'obtenir un lot de
tubes métalliques dans lequel, pour tous les tubes du lot et en quelque point
d'un tube que ce soit, le rapport de la différence entre l'épaisseur de la paroi
du tube en ce point et l'épaisseur moyenne de la paroi des tubes à l'épaisseur
moyenne de la paroi des tubes est inférieure à 7% et atteint couramment
seulement 5%.
On y parvient par un procédé de fabrication de tubes métalliques tel que
défini à la revendication 2.
En procédant ainsi, on obtient un état de surface exempt de défauts,
une structure cristallographique non sensible à la décohésion et une épaisseur
de paroi très constante.
Comme tubes métalliques, on peut faire appel notamment à des tubes
en alliage de cuivre. Comme alliage de cuivre, on peut citer les cupro-nickel
avec teneur en nickel variant de 5 à 35%, les cupro-étain avec teneur en étain
variant de 5 à 9%, les alliages spéciaux tels cupro-nickel silicium, cuprobéryllium
et cupro-cobalt béryllium. Les pourcentages sont exprimés en poids.
L'invention vise également une installation de fabrication de tubes
métalliques telle que définie à la revendication 3.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple :
Le procédé illustré à la figure 1 consiste à faire fondre, dans un premier
stade, du métal 1 dans un réservoir 2. Dans un second stade, on verse ce
métal 1 dans une machine de coulée 3 de manière à obtenir une ébauche 4
tubulaire sous la forme d'une billette creuse. Au stade suivant du procédé, on
étire la billette 4 creuse dans un banc 5 d'étirage de manière à étirer le tube 6
à froid. On peut ensuite traiter le tube 6 si on le souhaite dans un four 7 de
traitement thermique.
L'installation suivant l'invention est représentée aux figures 2 et 3. Elle
se compose d'un outillage de coulée, représenté à la figure 2, et d'un
ensemble d'étirage à froid et de traitement thermique, représenté à la figure 3.
L'outillage de coulée est constituée
- anneau de brassage électromagnétique 15 permettant de maítriser la température du métal dans la zone de transition du liquide au solide,
- anneau de refroidissement 16.
D'un noyau en graphite appelé mandrin 14 qui est engagé dans
l'ouverture du fond du réservoir 12. Le métal liquide est progressivement
solidifié entre la lingotière 13 et le mandrin 14 dans la zone de transition T.
Un système d'extraction 18 assure le tirage de l'ébauche 17 à travers
l'outillage de coulée.
Un ensemble électronique permet le réglage des paramètres de tirage.
L'ensemble du tirage à froid et de traitement thermique est constitué,
d'une part, d'une machine à rétreindre qui permet une réduction d'une
extrémité de l'ébauche, d'autre part, d'un banc ou presse à étirer.
L'ébauche 17 est montée sur une forme intérieure 21 appelée boulet ou
mandrin.
L'extrémité rétreinte de l'ébauche prolongée d'une allonge 23 ou fausse-soie
est introduite dans une filière 22, la fausse-soie 23 dépassante est
accrochée par un système de mors 24 sur un chariot 25. Le chariot 25
entraíné par une chaíne ou un piston 26 tire l'ébauche entre la filière 22 et le
boulet 21.
Un four ou cellule de recuit permet après l'opération d'étirage, le recuit
de recristallisation de l'ébauche 17.
Le cycle machine à rétreindre - étirage à froid - recuit est répété de
deux à n fois, en fonction des cotes à réaliser.
- Alliage cupro-nickel Cuni10 Fe1Mn élaboré en four de fusion à
induction moyenne fréquence avec :
- Ni = 10,2 %
- Fe = 1,6 %
- Mn = 0,8 %
- Impuretés ≤ 0,10 %
- Cuivre = reste
- T°C = 1400°C au basculement du four en poche.
- Métal coulé à 1330°C en four de maintien d'une machine de
coulée continue verticale :
- outillage de coulée avec diamètre extérieur 258 mm
avec diamètre intérieur 232 mm - les paramètres de tirage sont :
- * vitesse moyenne 11 m/h
- * mouvement de traction go-stop (descente-arrêt)
- * descente = 3 secondes
- * arrêt 1,2 s
- * vitesse instantanée = 15,4 m/h
- les paramètres de refroidissement sont :
- débit eau = 2,5 m3/h
- T° entrée = 23°C
- T° sortie = 52°C
- les paramètres de brassage
- avant remplissage du four 20 KW
- après et pendant la coulée 100 KW
fréquence = 2600 HZ
- outillage de coulée avec diamètre extérieur 258 mm
Les ébauches obtenues ont une température à la sortie de la lingotière
de 990°C. Leur longueur est de 2200 mm. Elles sont exemptes de défauts,
leur ovalisation est ≤ 0,5 %.
- Etirage à froid sur ébauche brute, d'une première passe
permettant d'obtenir une ébauche
- diamètre extérieur = 241,8 mm
- diamètre intérieur = 224,5 mm
- longueur = 3020 mm
- traitement de recuit à 780°C - 1 heure
- Etirage à froid d'une dernière passe sur ébauche recuite
permettant d'obtenir un tube de :
- diamètre extérieur = 218,7 mm
- diamètre intérieur = 210,8 mm
Celle-ci est soumise à un recuit à 780°C pendant 1 heure pour donner
un tube de longueur 6000 mm après chutage des deux extrémités.
Après les contrôles normalisés (pression hydraulique, aspect de
surface, ...), les tubes sont exempts de défauts superficiels et le métal
présente les caractéristiques mécaniques requises. Un test de soudage
démontre l'aptitude au soudage des tubes.
La mesure des épaisseurs (E) donne les résultats suivants :
| Tube n° | e théorique (mm) | e mini (mm) | e maxi (mm) | % excentration |
| 1 | 4 | 4,06 | 4,25 | 4,6 % |
| 2 | 4 | 4,07 | 4,23 | 4 % |
| 3 | 4 | 4,04 | 4,23 | 4,8 % |
Claims (3)
- Lot de tubes métalliques notamment en alliages de cuivre, caractérisé en ce que, pour tous les tubes du lot et en quelque point d'un tube que ce soit, le rapport de la différence entre l'épaisseur de la paroi du tube en ce point et l'épaisseur moyenne de la paroi des tubes-à l'épaisseur moyenne de la paroi des tubes est inférieur à 7%.
- Procédé de fabrication de tubes métalliques notamment en alliage de cuivre qui consiste à couler en continu ou en semi continu par gravité une ébauche tubulaire, et à étirer à froid l'ébauche, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre l'ébauche tubulaire à un brassage magnétique dans la zone de transition du liquide au solide.
- Installation de fabrication de tubes métalliques, caractérisée en ce qu'elle comprenda) un outillage de coulée d'ébauches tubulaires constituéd'un réservoir (12) à métal liquide dont le fond comporte une ouverture dans laquelle est engagé un mandrin (14)d'une lingotière (13) entourant à distance la partie du mandrin sortant du réservoir (12), en sorte que du métal liquide sortant du réservoir se solidifie dans une zone de transition (T) entre le mandrin (14) et la lingotière (13)d'un anneau de brassage électromagnétique (15) entourant la lingotière (13) à peu près au niveau de la zone de transition (T)d'un anneau de refroidissement (16) entourant la lingotière (13) en-dessous de l'anneau de brassage (15), etd'un système d'extraction (18) destiné à tirer les ébauches de l'outillage de couléeb) un ensemble d'étirage à froid et de traitement thermique constituéd'une machine à rétreindre,d'un banc à étirer (21 à 26), etd'un four de recuit.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR9701440A FR2759309B1 (fr) | 1997-02-07 | 1997-02-07 | Tubes metalliques et procede et installation pour les fabriquer |
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|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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