ES2366979T3

ES2366979T3 - PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF ALLOY PIPES FOR HEAT EXCHANGERS USING PRECIPITATION HARDENING BY EXTRUSION UNDER WATER.

Info

Publication number: ES2366979T3
Application number: ES07425533T
Authority: ES
Inventors: Niccolo Ammannati; Elena Martellucci; Claudio Montessoro
Original assignee: KME Italy SpA
Current assignee: KME Italy SpA
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2027-08-14
Also published as: PL2027947T3; DE602007013750D1; PT2027947E; EP2027947B1; EP2027947A1; ATE504366T1

Abstract

Production method for heat exchanger pipes comprising the following stages: a) production of a billet in an alloy suitable for hardening through precipitation; b) direct hot extrusion under hydrostatic head in a water bath, of the billet previously heated to a temperature equal to or higher than the solution heat treatment of the alloy, in order to construct an extruded pipe blank of a pre-determined size; c) cold rolling of the extruded pipe blank to obtain a rolled blank having a reduced transversal measurement and consequently having an increased length; d) subjecting the rolled blank to a straight drawing process to obtain a semi-finished pipe; e) subjecting the semi-finished pipe to spinner drawing to reduce the transversal measurement and consequently, to obtain a pipe having its definitive size; f) subjecting the pipe to annealing in a tunnel furnace in a manner to determine the hardening of the pipe through precipitation.

Description

Technical field

[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de tubos para intercambiadores de calor, en particular para aplicación en sectores de aire acondicionado y refrigeración, o más en general, para aplicaciones que requieren altas propiedades termomecánicas. [0001] The present invention relates to a process for the production of tubes for heat exchangers, in particular for application in air conditioning and refrigeration sectors, or more generally, for applications that require high thermomechanical properties.

This of the technique

[0002] En general, los tubos utilizados en sectores de ACR (Aire Acondicionado y Refrigeración) se producen a partir de aleaciones Cu-DHP (desoxidado con alto fósforo residual) sin oxígeno donde, para garantizar la desoxidación debe mantenerse un contenido de fósforo residual relativamente alto, normalmente entre un 0,015 y un 0,04%. La presencia de fósforo puede eliminar cualquier efecto de fragilidad en entornos reductores, y mejorar la deformabilidad plástica en frío y sobre todo aumentar la capacidad para la soldadura. Se ha demostrado por lo tanto que las aleaciones Cu-DHP son especialmente adecuadas para aplicaciones de trabajo con metales, donde las uniones deben ser mecánicamente estables. De hecho, en procesos de soldadura a menudo se utilizan desoxidantes precisamente para evitar que la superficie llegue a cubrirse con óxidos (cuya formación está inducida por el calor) lo cual dificulta una correcta copenetración del material de aleación añadido. De manera similar, si el cobre contiene oxígeno antes del procesamiento, la resistencia de la unión se verá comprometida. Por esta razón, el tipo de cobre utilizado para productos laminados para cubiertas y metalurgia, pero también para la producción de tubos para instalaciones de distribución de fluidos, es Cu-DHP. En particular, estas aleaciones se utilizan regularmente para tubos de fluidos de refrigeración, que actualmente utilizan HFC, habiéndose sustituido casi totalmente al CFC. [0002] In general, the tubes used in ACR (Air Conditioning and Refrigeration) sectors are produced from Cu-DHP (deoxidized with high residual phosphorus) alloys without oxygen where, to ensure deoxidation, a residual phosphorus content must be maintained relatively high, usually between 0.015 and 0.04%. The presence of phosphorus can eliminate any fragility effect in reducing environments, and improve cold plastic deformability and especially increase the capacity for welding. It has therefore been shown that Cu-DHP alloys are especially suitable for metalworking applications, where the joints must be mechanically stable. In fact, in welding processes, deoxidizers are often used precisely to prevent the surface from becoming covered with oxides (whose formation is induced by heat) which hinders proper copenetration of the added alloy material. Similarly, if copper contains oxygen before processing, the bond strength will be compromised. For this reason, the type of copper used for rolled products for roofs and metallurgy, but also for the production of pipes for fluid distribution facilities, is Cu-DHP. In particular, these alloys are used regularly for cooling fluid tubes, which currently use HFC, having almost completely replaced the CFC.

[0003] Sin embargo, las tendencias actuales en las políticas globales del medio ambiente (tales como las normas establecidas en el Protocolo de Kioto) quieren estimular el mercado en la dirección de otros fluidos refrigerantes menos dañinos para el medio ambiente, sobre todo en relación con las repercusiones a nivel mundial nivel debido a los efectos de efecto invernadero. Sin embargo, desde un punto de vista operativo, estos fluidos de refrigeración requieren una mayor presión de trabajo. [0003] However, current trends in global environmental policies (such as the standards set out in the Kyoto Protocol) want to stimulate the market in the direction of other refrigerants that are less harmful to the environment, especially in relation to With global repercussions level due to greenhouse effects. However, from an operational point of view, these cooling fluids require a higher working pressure.

[0004] El uso de tubos comunes de ACR en intercambiadores de calor que funcionan bajo estos niveles de presión de trabajo también provocan necesariamente un aumento considerable del grosor del tubo, con el aumento relativo de los costes de producción, sobre todo teniendo en cuenta el constante aumento de los precios de las materias primas en los últimos años. Además, un mayor grosor del tubo se traduce en una reducción de los coeficientes de intercambio, penalizando así la eficiencia del proceso de refrigeración global. [0004] The use of common ACR tubes in heat exchangers operating under these levels of working pressure also necessarily causes a considerable increase in tube thickness, with the relative increase in production costs, especially taking into account the Constant increase in raw material prices in recent years. In addition, a greater thickness of the tube translates into a reduction in the coefficients of exchange, thus penalizing the efficiency of the global cooling process.

[0005] Este inconveniente se sigue dando, aunque en menor medida, incluso cuando se producen tubos de una manera adecuada para aumentar la eficiencia de intercambio térmico, tal como proporcionando una superficie interior corrugada adecuada en los tubos, mediante la aplicación de perfiles con geometrías relativamente complejas, lo cual aumenta la turbulencia del fluido en el interior de los tubos provocando coeficientes de intercambio más elevados. En particular, es posible producir perfiles que garanticen una excelente eficiencia de intercambio térmico mediante la impresión de la superficie plana de una tira con uno o más rodillos estriados. Esta solución puede proporcionar también estrías entrecruzadas. [0005] This inconvenience continues to occur, although to a lesser extent, even when tubes are produced in a suitable manner to increase the efficiency of thermal exchange, such as providing a suitable corrugated interior surface in the tubes, by applying profiles with geometries. relatively complex, which increases the turbulence of the fluid inside the tubes causing higher exchange coefficients. In particular, it is possible to produce profiles that guarantee excellent thermal exchange efficiency by printing the flat surface of a strip with one or more ribbed rollers. This solution can also provide crosslinked stretch marks.

[0006] A partir de este tipo de tira estriada es posible producir entonces un tubo con soldadura longitudinal adecuada. [0006] From this type of striated strip it is then possible to produce a tube with suitable longitudinal welding.

[0007] Como alternativa, es posible mejorar las características mecánicas del tubo y al mismo tiempo limitar en gran medida el grosor del tubo necesario debido a la mayor presión de trabajo utilizando aleaciones con características mecánicas más resistentes. [0007] Alternatively, it is possible to improve the mechanical characteristics of the tube and at the same time greatly limit the thickness of the tube necessary due to the higher working pressure using alloys with more resistant mechanical characteristics.

[0008] Entre las aleaciones de cobre (o en cualquier caso, aquellas que presentan una alta conductividad térmica y eléctrica), y que presentan unas características de resistencia mecánica relativamente elevadas, se encuentran las aleaciones susceptibles de endurecimiento por precipitación, tal como las descritas en la patente EP-B-0399070. [0008] Among copper alloys (or in any case, those that have a high thermal and electrical conductivity), and which have relatively high mechanical resistance characteristics, are alloys susceptible to precipitation hardening, such as those described in patent EP-B-0399070.

[0009] Las aleaciones endurecibles por precipitación se procesan utilizando un tratamiento térmico específico que comprende una primera etapa de calentamiento a una temperatura lo suficientemente elevada como para provocar un tratamiento térmico en solución completa en el metal base del componente que hace que la aleación sea susceptible al endurecimiento (formación de una solución sólida); una segunda etapa de enfriamiento que puede ser más corta o más larga, (endurecimiento por temple) en el que la solución sólida se somete a unas condiciones de sobresaturación y por lo tanto termodinámicamente metaestables, y una última etapa, para la envejecimiento, que crea la segregación de un precipitado, acompañado de una distorsión del entramado base que provoca un aumento considerable de las propiedades de endurecimiento. Entre las aleaciones que reaccionan de esta manera se encuentran los sistemas Cu-Fe-P y Cu-Fe-Ni-P, que pueden someterse a un tratamiento térmico adecuado para crear una gran mejora de las propiedades mecánicas en relación con las de cobre puro, a la vez que sus propiedades de conductividad eléctrica y térmica se mantienen prácticamente sin cambios. [0009] Precipitation hardenable alloys are processed using a specific heat treatment comprising a first heating stage at a temperature high enough to cause a full solution heat treatment in the base metal of the component that makes the alloy susceptible to hardening (formation of a solid solution); a second cooling stage that can be shorter or longer, (hardening by tempering) in which the solid solution is subjected to supersaturation and therefore thermodynamically metastable conditions, and a final stage, for aging, which creates the segregation of a precipitate, accompanied by a distortion of the base fabric that causes a considerable increase in hardening properties. Among the alloys that react in this way are the Cu-Fe-P and Cu-Fe-Ni-P systems, which can undergo a suitable heat treatment to create a great improvement of the mechanical properties in relation to those of pure copper , while its electrical and thermal conductivity properties remain virtually unchanged.

[0010] Las propiedades mecánicas de las aleaciones endurecibles por precipitación de sistemas Cu-Fe-P y Cu-FeNi-P dependen del tratamiento térmico específico al que se someten durante su preparación, y que está concebido para optimizar el desarrollo de la resistencia mecánica y la conductividad eléctrica y térmica. Su dureza y resistencia mecánica dependen de la etapa de endurecimiento por temple, así como el tratamiento de envejecimiento y precipitación. Además, la conductividad eléctrica crece durante el curso del tratamiento hasta que se alcanza un máximo, normalmente cuando se llega al estado de precipitado. [0010] The mechanical properties of precipitation hardenable alloys of Cu-Fe-P and Cu-FeNi-P systems depend on the specific heat treatment they undergo during their preparation, and which is designed to optimize the development of mechanical resistance and electrical and thermal conductivity. Its hardness and mechanical strength depend on the hardening stage by tempering, as well as the aging and precipitation treatment. In addition, the electrical conductivity increases during the course of the treatment until a maximum is reached, usually when the precipitate state is reached.

[0011] El uso de estas aleaciones para sustituir a las aleaciones de Cu-DHP para producir tubos utilizando soldadura longitudinal, tal como los que son a partir de una tira estriada, presenta ciertos inconvenientes. Debido a los elevados niveles de calor concentrado que se desarrollada con las técnicas de soldadura tradicionales, esto da lugar a un empeoramiento de las características termo-mecánicas de la aleación a lo largo del cordón de soldadura, donde podría producirse un nuevo tratamiento térmico en solución sobre el precipitado. Por esta razón, tal como se describe en la solicitud de patente japonesa nº JP 2002-108180, de acuerdo con la técnica existe un proceso para obtener tubos soldados producidos utilizando una aleación susceptible de endurecimiento por precipitación en el que el tubo primero se forma y se suelda utilizando una tira plana, y sólo después de este proceso se aplica un tratamiento térmico en solución, endurecimiento por temple y procesos de envejecimiento, en otras palabras, se trabaja sobre tubos que están sustancialmente acabados (o, posiblemente, sólo sometidos a uno o más procesos de estirado en frío). Sin embargo, este procedimiento consume elevadas cantidades de energía lo cual aumenta todavía más el coste del tubo acabado. [0011] The use of these alloys to replace Cu-DHP alloys to produce tubes using longitudinal welding, such as those made from a striated strip, has certain drawbacks. Due to the high levels of concentrated heat that was developed with traditional welding techniques, this leads to a worsening of the thermo-mechanical characteristics of the alloy along the weld bead, where a new heat treatment in solution could occur. over the precipitate. For this reason, as described in Japanese Patent Application No. JP 2002-108180, according to the technique there is a process for obtaining welded tubes produced using a precipitation hardenable alloy in which the first tube is formed and It is welded using a flat strip, and only after this process is a heat treatment in solution, hardening by tempering and aging processes applied, in other words, work on tubes that are substantially finished (or, possibly, only subjected to one or more cold drawing processes). However, this procedure consumes high amounts of energy which further increases the cost of the finished tube.

[0012] Además, es evidente que la formación de tubos directa a partir de aleaciones susceptibles de endurecimiento por precipitación, por ejemplo, mediante la extrusión tal como se describe en la solicitud de patente japonesa nº JP 2003-089378, también implica una serie de problemas prácticos que deben resolverse. En particular, el tratamiento térmico en solución es especialmente costoso y complejo de llevar a cabo a altas temperaturas, seguido del proceso de endurecimiento por temple para mantener el hierro y el fósforo en solución sólida con el cobre en las condiciones adecuadas desde el punto de equilibrio termodinámico, con el fin de inducir la precipitación. [0012] Furthermore, it is evident that the formation of direct tubes from alloys susceptible to precipitation hardening, for example, by extrusion as described in Japanese patent application No. JP 2003-089378, also implies a series of practical problems that must be resolved. In particular, the heat treatment in solution is especially expensive and complex to carry out at high temperatures, followed by the hardening process by tempering to keep the iron and phosphorus in solid solution with the copper in the proper conditions from the point of equilibrium thermodynamic, in order to induce precipitation.

[0013] La etapa de envejecimiento también, esencial para proporcionar al material la conductividad eléctrica necesaria y, sobre todo, las propiedades térmicas, también en este caso, provoca el consumo de una gran cantidad de energía, y la prolongación de los tiempos de producción. [0013] The aging stage also, essential to provide the material with the necessary electrical conductivity and, above all, the thermal properties, also in this case, causes the consumption of a large amount of energy, and the prolongation of production times .

[0014] Por lo tanto, uno de los objetivos de la presente invención es disponer un procedimiento de producción de tubos para intercambiadores de calor concebido para trabajar bajo los elevados niveles de presión dictados por el uso de nuevos fluidos térmicos, y que esté libre de los inconvenientes descritos anteriormente, y en particular, que resulte relativamente sencillo y económico de llevar a cabo, a la vez que proporcione tubos con un grosor relativamente reducido (para evitar una influencia negativa en los coeficientes de intercambio térmico), pero que presente una alta resistencia mecánica. Otro objetivo de la invención es disponer un procedimiento que presente las características mencionadas, capaz de utilizar aleaciones que ya están disponibles y que no requieren la creación de una aleación específica para este fin. [0014] Therefore, one of the objectives of the present invention is to provide a method of producing tubes for heat exchangers designed to work under the high pressure levels dictated by the use of new thermal fluids, and which is free of the drawbacks described above, and in particular, that it is relatively simple and economical to carry out, while providing tubes with a relatively reduced thickness (to avoid a negative influence on the heat exchange coefficients), but having a high mechanical strength. Another object of the invention is to provide a process that has the aforementioned characteristics, capable of using alloys that are already available and that do not require the creation of a specific alloy for this purpose.

Description of the invention

[0015] De acuerdo con la presente invención, por lo tanto, se dispone un procedimiento de producción para tubos que tengan una alta resistencia mecánica y una elevada capacidad de intercambio térmico, en particular, para su aplicación en intercambiadores de calor, tal como se define en la reivindicación 1. [0015] According to the present invention, therefore, a production process is provided for tubes having a high mechanical strength and a high heat exchange capacity, in particular, for application in heat exchangers, such as defined in claim 1.

[0016] En las reivindicaciones dependientes se definen otros aspectos de la invención. [0016] Other aspects of the invention are defined in the dependent claims.

Brief description of the figures

[0017] Se describe ahora una realización preferida de la invención, la cual se da simplemente a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a las figuras en los dibujos que se adjunta, en los cuales: [0017] A preferred embodiment of the invention is now described, which is simply given by way of non-limiting example, with reference to the figures in the accompanying drawings, in which:

La figura 1 muestra esquemáticamente una sección transversal de un depósito en el que bajo una presión hidrostática en un baño de agua se lleva a cabo la etapa b) de extrusión de un bloque precalentado de acuerdo con el procedimiento de la presente invención; La figura 2 muestra otra sección transversal del depósito de la figura 1 que ilustra cómo una sección del bloque extruido y endurecido por temple se aleja del depósito para experimentar sucesivas operaciones de acuerdo con el procedimiento de la presente invención; La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una secuencia de las etapas de procesamiento sucesivas que forman el procedimiento de acuerdo con la presente invención. Figure 1 schematically shows a cross section of a reservoir in which, under a hydrostatic pressure in a water bath, step b) of extrusion of a preheated block according to the process of the present invention is carried out; Figure 2 shows another cross section of the tank of Figure 1 illustrating how a section of the extruded and hardened block is removed from the tank to undergo successive operations in accordance with the process of the present invention; Figure 3 is a block diagram schematically showing a sequence of successive processing steps that form the process according to the present invention.

Detailed description

[0018] El procedimiento de producción de tubos para intercambiadores de calor de acuerdo con la presente invención prevé, en primer lugar, la fusión de barras de cualquier tipo de aleación de metales que presente unas propiedades de altas conductividad térmica y eléctrica, y que sea susceptible de someterse a un proceso de endurecimiento por precipitación (envejecimiento), siendo una aleación seleccionada de sistemas Cu-Fe-P y Cu-FeNi-P. Más preferiblemente, las barras se funden utilizando una aleación de sistemas Cu-Fe-P y Cu-Fe-Ni-P con una relación Fe/P entre 2,5 y 5. [0018] The method of producing tubes for heat exchangers according to the present invention foresees, first of all, the melting of bars of any type of metal alloy that has high thermal and electrical conductivity properties, and that is susceptible to undergo a process of hardening by precipitation (aging), being an alloy selected from Cu-Fe-P and Cu-FeNi-P systems. More preferably, the bars are fused using an alloy of Cu-Fe-P and Cu-Fe-Ni-P systems with a Fe / P ratio between 2.5 and 5.

[0019] Las barras se cortan sucesivamente en bloques para la siguiente operación de extrusión (por ejemplo, realizada a aproximadamente 900º C para una aleación de cobre de tipo KFC, en otras palabras, en aleación con Fe, P y, posiblemente, Ni), que permite que los elementos de aleación (sucesivamente) responsables del endurecimiento por precipitación, tales como el fósforo y el hierro, se dispongan completamente en solución en el bloque. [0019] The bars are successively cut into blocks for the next extrusion operation (for example, performed at approximately 900 ° C for a copper alloy of the KFC type, in other words, in alloy with Fe, P and possibly Ni) , which allows the alloying elements (successively) responsible for precipitation hardening, such as phosphorus and iron, to be completely disposed in solution in the block.

[0020] La extrusión se realiza utilizando un horno de calentamiento dentro del cual la temperatura entre la entrada y la salida aumenta progresivamente para proporcionar una pluralidad de zonas con diferentes temperaturas, preferentemente entre 600 y 1200 ºC, más preferiblemente entre 700 y 1100 ºC. El período de tiempo que el bloque se mantiene en el interior del horno es de aproximadamente una hora y media. De esta manera, los bloques se calientan (bloque 100 en la figura 3) a una temperatura igual o preferiblemente superior que la temperatura del tratamiento térmico en solución de la aleación de metales que se utiliza cada vez. La temperatura de los bloques a la salida del horno es por lo tanto entre 900 y 950 ºC, preferiblemente entre 910 y 930 ºC, mientras que la de la carcasa, (en otras palabras, la temperatura a la cual se mantiene el recipiente para evitar una amplitud térmica excesiva durante el proceso de extrusión) es igual a aproximadamente 430 ºC. Este proceso de calentamiento permite que los elementos de aleación responsables del endurecimiento por precipitación, tales como el fósforo y el hierro se dispongan completamente en la solución del bloque. [0020] The extrusion is performed using a heating oven within which the temperature between the inlet and the outlet increases progressively to provide a plurality of zones with different temperatures, preferably between 600 and 1200 ° C, more preferably between 700 and 1100 ° C. The period of time that the block is kept inside the oven is about an hour and a half. In this way, the blocks are heated (block 100 in Figure 3) at a temperature equal to or preferably higher than the temperature of the heat treatment solution of the metal alloy that is used each time. The temperature of the blocks at the exit of the oven is therefore between 900 and 950 ° C, preferably between 910 and 930 ° C, while that of the housing, (in other words, the temperature at which the container is maintained to avoid an excessive thermal amplitude during the extrusion process) is equal to approximately 430 ° C. This heating process allows the alloy elements responsible for precipitation hardening, such as phosphorus and iron, to be completely disposed in the solution of the block.

[0021] De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la extrusión (bloque 110 de la figura 3) se lleva a cabo con la salida de la pieza en bruto extruida en caliente, que presenta unas dimensiones predeterminadas, directamente bajo presión hidrostática en un baño de agua (figura 1), con el fin de garantizar una velocidad de enfriamiento extremadamente rápida, totalmente comparable a la obtenida utilizando procesos de endurecimiento por temple tradicionales. Como que la pieza en bruto de tubo extruida sale de la placa de trefilado a una temperatura mayor de 900 ºC, a una velocidad de aproximadamente 450 mm/s, el baño de agua se mantiene adecuadamente a una temperatura no superior a 50 ºC, lo que garantiza una velocidad de enfriamiento no menor de aproximadamente 40 ºC/s. [0021] According to one aspect of the present invention, extrusion (block 110 of Figure 3) is carried out with the output of the hot extruded blank, having predetermined dimensions, directly under hydrostatic pressure in a water bath (figure 1), in order to guarantee an extremely fast cooling rate, completely comparable to that obtained using traditional hardening processes. Since the extruded tube blank leaves the drawing plate at a temperature greater than 900 ° C, at a speed of approximately 450 mm / s, the water bath is properly maintained at a temperature not exceeding 50 ° C, which guarantees a cooling rate of not less than approximately 40 ºC / s.

[0022] Al mantener una presión hidrostática efectiva de por lo menos 300 mm por encima del tubo se garantiza el enfriamiento homogéneo del tubo, lo cual se asegura no sólo por la geometría del propio depósito y su posición respecto a la placa de trefilado de extrusión, sino también mediante el uso de un sistema de inyección de agua de alta presión que golpea el tubo extruido en una tangente que toca toda la superficie. [0022] By maintaining an effective hydrostatic pressure of at least 300 mm above the tube, the homogeneous cooling of the tube is guaranteed, which is ensured not only by the geometry of the tank itself and its position with respect to the extrusion drawing plate , but also by using a high pressure water injection system that hits the extruded tube in a tangent that touches the entire surface.

[0023] De este modo, gracias a su gran inercia térmica, el baño de agua enfría rápidamente la pared exterior de la pieza extruida, bloqueando en condiciones de no equilibrio termodinámico, el hierro y el fósforo antes solubilizados durante el calentamiento del bloque. Esto representa substancialmente un endurecimiento por temple por "tratamiento térmico en solución", en otras palabras, realizado por la velocidad de enfriamiento que es tal que provoca el mantenimiento en solución sólida de los elementos de aleación en la matriz de base de la aleación (Cu), incluso a temperatura ambiente, en condiciones de sobresaturación. En esta etapa del proceso puede producirse una segregación en parte de los elementos de aleación a través de etapas metaestables intermedias, y por lo tanto, durante los primeros instantes en la solución sólida se forman algunas zonas, que son más ricas en átomos de soluto que tienden a moverse hacia posiciones de mayor simetría, insertándose en los espacios del entramado. Esto provoca una distorsión del entramado, lo cual va acompañado de un aumento considerable del endurecimiento, pero por otro lado, también va acompañado de una disminución de la conductividad térmica y eléctrica. [0023] Thus, thanks to its great thermal inertia, the water bath rapidly cools the outer wall of the extruded part, blocking iron and phosphorus before solubilized during heating of the block under conditions of thermodynamic equilibrium. This substantially represents a hardening by quenching by "heat treatment in solution", in other words, performed by the cooling rate which is such that it causes the solid solution maintenance of the alloy elements in the base matrix of the alloy (Cu ), even at room temperature, under supersaturation conditions. At this stage of the process, some segregation of the alloy elements can occur through intermediate metastable stages, and therefore, during the first moments in the solid solution some zones are formed, which are richer in solute atoms than they tend to move towards positions of greater symmetry, inserting themselves in the spaces of the fabric. This causes a distortion of the fabric, which is accompanied by a considerable increase in hardening, but on the other hand, it is also accompanied by a decrease in thermal and electrical conductivity.

[0024] La extrusión realizada con agua no requiere un proceso de tratamiento térmico en solución específico especial seguido de un proceso de endurecimiento por temple separado; realizando ambas operaciones al mismo tiempo se contribuye a un considerable ahorro de energía, y al mismo tiempo, permite controlar las características del material producido. [0024] Extrusion carried out with water does not require a special specific solution heat treatment process followed by a separate hardening hardening process; performing both operations at the same time contributes to considerable energy savings, and at the same time, allows you to control the characteristics of the material produced.

[0025] Después de esta etapa en el proceso de producción, las piezas en bruto de tubo extruidas obtenidas de este modo y sacadas del depósito (figura 2) se someten después a una serie de procesos tradicionales en frío tales como laminado y estirado (bloques 120 a 140 en la figura 3), para reducir gradualmente las dimensiones transversales (diámetro y grosor de la pared) y por lo tanto, también para aumentar la longitud, hasta que se han obtenido las dimensiones requeridas definitivas del tubo acabado. [0025] After this stage in the production process, the extruded tube blanks thus obtained and removed from the tank (Figure 2) are then subjected to a series of traditional cold processes such as rolling and stretching (blocks 120 to 140 in Figure 3), to gradually reduce the transverse dimensions (diameter and thickness of the wall) and therefore also to increase the length, until the final required dimensions of the finished tube have been obtained.

[0026] Estas operaciones implican una deformación plástica muy fuerte, y por lo tanto, junto con la considerable reducción del diámetro exterior y el grosor del tubo, desde un punto de vista metalográfico, esto da lugar a un fuerte efecto de endurecimiento que puede notarse en una mayor dureza del material. [0026] These operations involve a very strong plastic deformation, and therefore, together with the considerable reduction of the outer diameter and the thickness of the tube, from a metallographic point of view, this results in a strong hardening effect that can be noticed in a greater hardness of the material.

[0027] Después de la etapa de laminado en frío (bloque 120), las piezas en bruto laminadas experimentan una etapa de estirado recto (estirado recto, bloque 130 en la figura 3), con otra reducción del diámetro exterior y grosor, sin embargo, no acompañada por un aumento adicional de la dureza. El laminado, considerado como la etapa más difícil en el proceso, endurece el material hasta tal punto de que la sucesiva deformación plástica provocada por el estirado no le confiere aumentos sustanciales a los niveles de dureza alcanzados al final de la etapa de procesamiento anterior. [0027] After the cold rolling stage (block 120), the rolled blanks undergo a straight drawing stage (straight drawing, block 130 in Figure 3), with another reduction in outer diameter and thickness, however , not accompanied by an additional increase in hardness. The laminate, considered as the most difficult stage in the process, hardens the material to such an extent that the successive plastic deformation caused by stretching does not confer substantial increases to the hardness levels reached at the end of the previous processing stage.

[0028] La última etapa del proceso de deformación plástica en frío para la producción de tubos industriales incluye múltiples etapas de estirado giratorio (estirado giratorio, bloque 140 de la figura 3), en el que a los productos semiacabados estirados se les da las dimensiones finales preestablecidas (diámetro y grosor). Esta etapa del proceso también provoca un aumento de la dureza del material, aunque por lo general este incremento no es significativo. [0028] The last stage of the cold plastic deformation process for the production of industrial pipes includes multiple stages of rotary stretching (rotary stretching, block 140 of Figure 3), in which the semi-finished products stretched are given the dimensions preset ends (diameter and thickness). This stage of the process also causes an increase in the hardness of the material, although usually this increase is not significant.

[0029] De acuerdo con el procedimiento de la presente invención, el tubo laminado y estirado, que ha alcanzado ahora sustancialmente sus dimensiones definitivas, se somete ahora a un tratamiento térmico de distensión, que no sólo implica recristalización, sino también el llamado proceso de "envejecimiento". De acuerdo con una característica del procedimiento de acuerdo con la invención, este etapa final de tratamiento térmico "inevitable" se realiza por lo tanto al final del ciclo de producción, seleccionando la temperatura y la duración de la operación de cristalización adecuadamente para provocar el proceso de envejecimiento de materiales con la consecuente precipitación de compuestos intermetálicos en los bordes de los granos de la matriz como consecuencia de la "movilización", provocada por este tratamiento térmico y el sucesivo enfriamiento lento de los elementos de aleación previamente dispuestos en solución sólida en condiciones de sobresaturación. Este último tratamiento térmico facilita, por lo tanto, la precipitación en una forma semicoherente con la matriz de las partículas FeP2 Fe2P y por lo tanto se inicia la verdadera acción de endurecimiento por precipitación. [0029] In accordance with the process of the present invention, the laminated and stretched tube, which has now substantially reached its definitive dimensions, is now subjected to a thermal treatment of stretching, which not only involves recrystallization, but also the so-called process of "aging". According to a characteristic of the process according to the invention, this final stage of "inevitable" heat treatment is therefore carried out at the end of the production cycle, selecting the temperature and the duration of the crystallization operation properly to cause the process of aging of materials with the consequent precipitation of intermetallic compounds at the edges of the matrix grains as a result of "mobilization", caused by this heat treatment and the successive slow cooling of the alloy elements previously arranged in solid solution under conditions of supersaturation. This last heat treatment therefore facilitates precipitation in a semi-inherent way with the matrix of FeP2 Fe2P particles and therefore the true precipitation hardening action is initiated.

[0030] Este proceso de envejecimiento también determina sobre todo, al mismo tiempo, un aumento de la conductividad eléctrica y térmica de la aleación, una propiedad que claramente es deseable en un tubo destinado para su uso en intercambiadores de calor, y al mismo tiempo induce una mejora de aproximadamente un 25% de las propiedades mecánicas. [0030] This aging process also determines, above all, at the same time, an increase in the electrical and thermal conductivity of the alloy, a property that is clearly desirable in a tube intended for use in heat exchangers, and at the same time induces an improvement of approximately 25% of the mechanical properties.

[0031] Preferiblemente, de acuerdo con el procedimiento de la presente invención, el proceso de recristalización y envejecimiento se lleva a cabo, por ejemplo, en un horno (horno de túnel), a una temperatura entre 500 y 650 ºC durante un período de tiempo entre 1,5 y 3 horas. Más preferiblemente, este proceso se realiza a una temperatura de 575 ºC durante 2,5 horas. [0031] Preferably, according to the process of the present invention, the recrystallization and aging process is carried out, for example, in an oven (tunnel oven), at a temperature between 500 and 650 ° C for a period of Time between 1.5 and 3 hours. More preferably, this process is performed at a temperature of 575 ° C for 2.5 hours.

[0032] Otras características de la invención serán claras a partir de la descripción del ejemplo práctico de realización. [0032] Other features of the invention will be clear from the description of the practical embodiment.

EXAMPLE 1

Se prepararon 2 barras que pesaban aproximado 4000 kg cada una en una aleación KFC. Two bars weighing approximately 4000 kg each were prepared in a KFC alloy.

[0033] La Tabla 1 muestra los datos relativos al porcentaje de la composición (elementos de aleación Fe y P, e impurezas) de las aleaciones utilizadas para la realización de CO2 de los tubos de intercambiadores de calor de acuerdo con el procedimiento de la presente invención. [0033] Table 1 shows the data relating to the percentage of the composition (Fe and P alloy elements, and impurities) of the alloys used for the CO2 realization of the heat exchanger tubes according to the process herein. invention.

Tabla 1 - Porcentaje de la composición de las aleaciones utilizadas para la realización de CO2 de tubos de intercambiadores de calor de acuerdo con el procedimiento de la presente invención. Table 1 - Percentage of the composition of the alloys used for the realization of CO2 from heat exchanger tubes according to the process of the present invention.

Aleación Alloy: % Fe p/p % P p/p % Ni p/p % Cu p/p % Pb p/p % SN p/p % Fe w / w % P p / p % Ni p / p % Cu p / p % Pb p / p % SN p / p

Bloque A Block A: 0,1521 0,0391 0,0048 resto 0,0042 0,0042 0.1521 0.0391 0.0048 rest 0.0042 0.0042

0,14590,1459: 0,0361 0,0048 resto 0,0038 0,0033 0.0361 0.0048 rest 0.0038 0.0033

0,13920.1392: 0,0317 0,0046 resto 0,0031 0,0032 0.0317 0.0046 rest 0.0031 0.0032

Bloque B B block: 0,1636 0,0386 0,0051 resto 0,0036 0,0034 0.1636 0.0386 0.0051 rest 0.0036 0.0034

0,14790.1479: 0,0372 0,0047 resto 0,0035 0,0031 0.0372 0.0047 rest 0.0035 0.0031

0,14540,1454: 0,0324 0,0049 resto 0,0032 0,0033 0.0324 0.0049 rest 0.0032 0.0033

5 [0034] Las barras se cortaron entonces en bloques de 305 mm de diámetro y 680 mm de longitud, para la operación de extrusión sucesiva. A partir de las barras se cortaron 3 discos de aproximadamente 10 mm de grosor para llevar a cabo la denominada "prueba de la calota" al principio, en el centro y al final de la barra. El material resistió todas las pruebas sin mostrar signos de fractura o hundimiento, incluso en la zona central que es la parte sometida a unas mayores tensiones durante las pruebas. [0034] The bars were then cut into blocks of 305 mm in diameter and 680 mm in length, for the successive extrusion operation. From the bars, 3 discs approximately 10 mm thick were cut to carry out the so-called "shell test" at the beginning, in the center and at the end of the bar. The material withstood all the tests without showing signs of fracture or subsidence, even in the central area, which is the part subject to greater stresses during the tests.

10 [0035] La horno de calentamiento utilizado para la extrusión incluye 11 zonas donde la temperatura se establece de acuerdo con el diagrama que se muestra en la tabla 2. El período de tiempo estándar dentro del horno es de aproximadamente 1,5 horas. [0035] The heating furnace used for extrusion includes 11 zones where the temperature is set according to the diagram shown in Table 2. The standard time period inside the oven is approximately 1.5 hours.

15 Tabla 2 – Diagrama esquemático de zonas del horno de túnel utilizado para el calentamiento de bloques para la extrusión, y las temperaturas relativas de las zonas. 15 Table 2 - Schematic diagram of tunnel kiln zones used for heating blocks for extrusion, and relative zone temperatures.

Zona Zone: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 one 2 3 4 5 6 7 8 9 10 eleven

Temp.[ºC] Temp. [ºC]: 700 700 734 843 887 921 955 1000 1020 1020 1020 700 700 734 843 887 921 955 1000 1020 1020 1020

[0036] A la salida del horno se midieron los principales parámetros de extrusión de cada bloque, y en particular, la [0036] At the exit of the furnace the main extrusion parameters of each block were measured, and in particular, the

20 temperatura del bloque, la temperatura del depósito (en otras palabras, la temperatura a la cual debe mantenerse constante el recipiente para evitar una excesiva amplitud térmica durante la extrusión), la presión del plato de perforación, la presión de empuje de extrusión (en otras palabras, la presión máxima que se alcanza durante la extrusión individual) y la presión final respecto a la presión de trabajo durante la operación de extrusión. 20 block temperature, the temperature of the tank (in other words, the temperature at which the container must be kept constant to avoid excessive thermal amplitude during extrusion), the pressure of the drilling plate, the extrusion thrust pressure (in in other words, the maximum pressure reached during the individual extrusion) and the final pressure with respect to the working pressure during the extrusion operation.

25 Tabla 3 – Parámetros principales de extrusión de bloques tomados de barras de aleación KFC, de acuerdo con el procedimiento de la presente invención. Table 3 - Main parameters of extrusion of blocks taken from KFC alloy bars, in accordance with the process of the present invention.

Nº pieza extruida Extruded part number: T bloque [ºC] T carcasa [ºC] P plato [bar] P empuje [bar] P final [bar] T block [ºC] T housing [ºC] P plate [bar] P push [bar] P final [bar]

1 one: 930 429 90 277 233 930 429 90 277 233

2 2: 930 429 91 255 233 930 429 91 255 233

3 3: 925 429 91 267 230 925 429 91 267 230

4 4: 925 429 91 276 236 925 429 91 276 236

5 5: 918 429 95 299 230 918 429 95 299 230

6 6: 917 429 96 299 242 917 429 96 299 242

7 7: 912 429 104 290 240 912 429 104 290 240

8 8: 916 429 97 294 241 916 429 97 294 241

9 9: 918 429 98 301 243 918 429 98 301 243

10 10: 917 430 94 299 235 917 430 94 299 235

11 eleven: 917 429 96 305 228 917 429 96 305 228

12 12: 915 429 103 291 240 915 429 103 291 240

13 13: 916 429 96 308 239 916 429 96 308 239

14 14: 922 431 95 299 234 922 431 95 299 2. 3. 4

15 fifteen: 920 431 102 287 222 920 431 102 287 222

16 16: 920 431 95 305 230 920 431 95 305 230

[0037] A partir de los resultados mostrados en la Tabla 3, se observó que la temperatura del bloque generalmente se encuentra entre 910 y 930 ºC, mientras que la de la cáscara se mantiene prácticamente constante e igual a aproximadamente 430 ºC. Los valores registrados en general son comparables a los que normalmente se dan durante la extrusión de bloques de Cu DHP. Se realizó de nuevo un análisis químico en anillos extruidos tomados del extremo de cada pieza extruida. Los resultados se muestran en la Tabla 4. [0037] From the results shown in Table 3, it was observed that the temperature of the block is generally between 910 and 930 ° C, while that of the shell remains practically constant and equal to approximately 430 ° C. The values recorded in general are comparable to those normally given during extrusion of Cu DHP blocks. A chemical analysis was performed again on extruded rings taken from the end of each extruded piece. The results are shown in Table 4.

Tabla 4 – Análisis químico realizado sobre cada pieza extruida Table 4 - Chemical analysis performed on each extruded piece

Nº pieza extruida Extruded part number: Fe P Zn Ni Pb Sn Ag Fe/P Faith P Zn Neither Pb Sn Ag Fe / P

[ppm] [ppm]
[ppm] [ppm]
[ppm] [ppm]
[ppm] [ppm]
[ppm] [ppm]
[ppm] [ppm]
[ppm] [ppm]: - -

1 one: 1480 346 5 41 8 < 1 71 4,28 1480 346 5 41 8 <1 71 4.28

2 2: 1403 332 2 43 10 < 1 75 4,22 1403 332 2 43 10 <1 75 4.22

3 3: 1332 318 6 42 14 2 73 4,19 1332 318 6 42 14 2 73 4.19

4 4: 1452 360 4 40 15 < 1 69 4,03 1452 360 4 40 fifteen <1 69 4.03

5 5: 1363 325 8 43 16 2,8 72 4,49 1363 325 8 43 16 2.8 72 4.49

6 6: 1474 367 9 45 21 < 1 71 4,02 1474 367 9 Four. Five twenty-one <1 71 4.02

7 7: 1376 333 1 42 14 < 1 70 4,13 1376 333 one 42 14 <1 70 4.13

8 8: 1428 352 8 42 14 < 1 75 4,06 1428 352 8 42 14 <1 75 4.06

9 9: 1450 356 4 43 18 < 1 72 4,07 1450 356 4 43 18 <1 72 4.07

1010: 1380 337 < 1 42 14 < 1 71 4,09 1380 337 <1 42 14 <1 71 4.09

11eleven: 1372 333 < 1 40 8 < 1 76 4,12 1372 333 <1 40 8 <1 76 4.12

1212: 1459 368 8 44 10 < 1 72 3,96 1459 368 8 44 10 <1 72 3.96

1313: 1282 310 8 43 15 < 1 73 4,14 1282 310 8 43 fifteen <1 73 4.14

1414: 1445 369 11 41 7 < 1 70 3,92 1445 369 eleven 41 7 <1 70 3.92

15fifteen: 1451 368 3 42 14 < 1 72 3,94 1451 368 3 42 14 <1 72 3.94

1616: 1334 306 4 43 15 < 1 73 4,36 1334 306 4 43 fifteen <1 73 4.36

[0038] La extrusión se llevó a cabo bajo agua: la pieza en bruto de tubo extruida a la salida de la placa de trefilado discurre sobre un banco de grafito a una velocidad de 450 mm por segundo y llega a un depósito de agua con un [0038] The extrusion was carried out under water: the blank piece of extruded tube at the exit of the drawing plate runs on a graphite bench at a speed of 450 mm per second and reaches a water tank with a

volumen de 55 m3 que se mantiene a una temperatura constante de 45 ºC. Esto permite que el tubo extruido pase de una temperatura de aproximadamente 900 ºC a 80 ºC en aproximadamente 20 segundos (velocidad de enfriamiento de aproximadamente 40 ºC/s). El enfriamiento homogéneo del tubo, que se mantiene constantemente a 300 mm bajo la superficie del agua, se garantiza aún más por un sistema de inyección de agua a alta presión que 5 golpea el tubo en una tangente que toca toda la superficie. Con este sistema se produce un enfriamiento rápido (endurecimiento por temple) que bloquea en condiciones termodinámicamente metaestables el hierro y el fósforo disueltos durante la acción de calentamiento. De esta manera no es necesario un tratamiento térmico en solución específica ad hoc, seguido de una etapa de endurecimiento por temple separada. La eficacia de la extrusión bajo agua con el fin de obtener el tratamiento térmico en solución de la aleación KFC se controló indirectamente a través 10 de la medición de la conductividad eléctrica. De hecho, debido a la distorsión del entramado inducida, la presencia de solutos dentro del entramado cristalino del cobre reduce fuertemente la conductividad eléctrica de la aleación. Sin embargo, se espera que la misma conductividad eléctrica comience a aumentar de nuevo tras el proceso de precipitación sucesivo (envejecimiento) durante el cual el hierro y el fósforo se combinan para formar precipitados semicoherentes con la matriz. Por lo tanto, el entramado cristalino ya no se distorsionaría y la conductividad 55 m3 volume that is maintained at a constant temperature of 45 ºC. This allows the extruded tube to pass from a temperature of approximately 900 ° C to 80 ° C in approximately 20 seconds (cooling rate of approximately 40 ° C / s). The homogeneous cooling of the tube, which is constantly maintained at 300 mm below the water surface, is further guaranteed by a high pressure water injection system that strikes the tube in a tangent that touches the entire surface. With this system, rapid cooling (hardening by hardening) occurs which blocks iron and phosphorus dissolved during the heating action under thermodynamically metastable conditions. Thus, a heat treatment in ad hoc specific solution is not necessary, followed by a separate hardening stage. The efficiency of extrusion under water in order to obtain the heat treatment in solution of the KFC alloy was indirectly controlled through the measurement of electrical conductivity. In fact, due to distortion of the induced framework, the presence of solutes within the crystalline framework of copper strongly reduces the electrical conductivity of the alloy. However, it is expected that the same electrical conductivity will begin to increase again after the successive precipitation (aging) process during which iron and phosphorus combine to form semi-inherent precipitates with the matrix. Therefore, the crystalline framework would no longer distort and the conductivity

15 esperada debe resultar lo más cercana a los niveles de Cu DHP (en torno al nivel esperado igual a un 85% IACS). 15 expected should be as close to Cu DHP levels (around the expected level equal to 85% IACS).

[0039] La tabla 5 resume los niveles de % IACS promedio de la conductividad eléctrica medida utilizando SigmatestD 2.068 (Foerster). Éstos oscilaron entre un 47 y un 51% IACS, lo que confirmó la eficacia de la extrusión bajo agua para obtener el tratamiento térmico en solución de hierro y fósforo en la matriz de cobre. En particular, cabe destacar [0039] Table 5 summarizes the average% IACS levels of the electrical conductivity measured using SigmatestD 2.068 (Foerster). These ranged between 47 and 51% IACS, which confirmed the effectiveness of extrusion under water to obtain the heat treatment in iron and phosphorus solution in the copper matrix. In particular, it should be noted

20 que los niveles más bajos de conductividad eléctrica se produzcan cuando se den las concentraciones de hierro y fósforo más elevadas. La misma tabla también muestra los niveles de dureza a una carga reducida de HV 500g/15" medida sobre la sección transversal pulida de las mismas muestras. 20 that the lowest levels of electrical conductivity occur when the highest iron and phosphorus concentrations occur. The same table also shows the hardness levels at a reduced load of HV 500g / 15 "measured on the polished cross section of the same samples.

Tabla 5 – Conductividad eléctrica y dureza a una carga reducida HV 500g/15” medida sobre las piezas extruidas. 25 Table 5 - Electrical conductivity and hardness at a reduced load HV 500g / 15 ”measured on the extruded parts. 25

Nº pieza extruida Extruded part number: Fe [ppm] P [ppm] Fe/P % IACS HV 500g/15” Fe [ppm] P [ppm] Fe / P % IACS HV 500g / 15 ”

1 one: 1480 346 4,28 48,6 54,7 1480 346 4.28 48.6 54.7

2 2: 1403 332 4,22 48,29 54,9 1403 332 4.22 48.29 54.9

3 3: 1332 318 4,19 49,98 55,4 1332 318 4.19 49.98 55.4

4 4: 1452 360 4,03 47,28 51,8 1452 360 4.03 47.28 51.8

5 5: 1363 325 4,49 49,84 54,9 1363 325 4.49 49.84 54.9

6 6: 1474 367 4,02 48,09 55,35 1474 367 4.02 48.09 55.35

7 7: 1376 333 4,13 49,41 61,7 1376 333 4.13 49.41 61.7

8 8: 1428 352 4,06 48,86 56,2 1428 352 4.06 48.86 56.2

9 9: 1450 356 4,07 48,52 61,2 1450 356 4.07 48.52 61.2

1010: 1380 337 4,09 48,66 56,1 1380 337 4.09 48.66 56.1

11eleven: 1372 333 4,12 49,24 51,1 1372 333 4.12 49.24 51.1

1212: 1459 368 3,96 48,72 62,7 1459 368 3.96 48.72 62.7

1313: 1282 310 4,14 50,59 58,3 1282 310 4.14 50.59 58.3

1414: 1445 369 3,92 48,57 63,6 1445 369 3.92 48.57 63.6

15fifteen: 1451 368 3,94 48,48 52,95 1451 368 3.94 48.48 52.95

1616: 1334 306 4,36 50,05 49,3 1334 306 4.36 50.05 49.3

Se tomaron unas muestras de ensayo metalográficas en sección transversal de las muestras de la pieza en bruto de tubo extruida del final de la pieza, para realizar pruebas metalográficas tras un ataque químico utilizando una solución de amoniaco y peróxido de hidrógeno. Tal como es conocido en la técnica anterior, cuando se calienta 30 fósforo que contiene cobre a una temperatura elevada (900 ºC) en un entorno oxidante, el oxígeno se difunde desde Metallographic test samples were taken in cross section of the samples of the extruded tube blank at the end of the piece, to perform metallographic tests after a chemical attack using a solution of ammonia and hydrogen peroxide. As is known in the prior art, when 30 phosphorus containing copper is heated to an elevated temperature (900 ° C) in an oxidizing environment, oxygen diffuses from

el exterior hacia el interior de la matriz, y la difusión del fósforo se produce en dirección opuesta. El resultado es la formación de partículas compuestas de Cu2O.P2O5 que se distribuyen de manera uniforme en la matriz de cobre. La profundidad de la formación de esta capa depende proporcionalmente de la temperatura y el tiempo que se mantenga. the outside towards the inside of the matrix, and the diffusion of the phosphorus takes place in the opposite direction. The result is the formation of particles composed of Cu2O.P2O5 that are distributed evenly in the copper matrix. The depth of the formation of this layer depends proportionally on the temperature and the time it is maintained.

5 [0040] Además, aunque la capa de protóxido y de óxido de cobre formada sobre la superficie del bloque es fácil de eliminar por "desincrustación" que se realiza utilizando agua a alta presión, la capa de difusión del oxígeno y la consecuente dispersión de los precipitados del Cu2O.P2O5 no pueden eliminarse utilizando el mismo procedimiento, ya que se encuentra intrínsecamente conectada a la matriz metálica. Por otro lado, si la eliminación del revestimiento [0040] In addition, although the layer of protoxide and copper oxide formed on the surface of the block is easy to remove by "descaling" that is performed using high-pressure water, the oxygen diffusion layer and the consequent dispersion of The precipitates of Cu2O.P2O5 cannot be eliminated using the same procedure, since it is intrinsically connected to the metal matrix. On the other hand, if the removal of the coating

10 se realiza en unas condiciones óptimas, la capa oxidada puede eliminarse por completo, ya que se elimina un grosor uniforme de material. El diámetro medio de los granos del tubo extruido se midió mediante un análisis metalográfico sobre secciones de la pieza extruida. Los niveles, que oscilan entre 120 y 150 µm, corresponden a los que generalmente se encuentran en las muestras de Cu DHP. 10 is performed under optimal conditions, the oxidized layer can be completely removed, since a uniform thickness of material is removed. The average diameter of the grains of the extruded tube was measured by a metallographic analysis on sections of the extruded piece. The levels, ranging between 120 and 150 µm, correspond to those generally found in Cu DHP samples.

15 [0041] El ciclo de producción continuó con la etapa de laminación en frío, realizada solamente en una parte de las piezas en bruto de tubo extruidas, seleccionadas para crear una muestra que representa el intervalo total de niveles de las relaciones Fe/P disponibles, y en particular sobre las piezas extruidas al final de este intervalo (Fe/P = 3,92 y Fe/P = 4,36). El laminador se estableció a 70 carreras por minuto, con un recorrido de 11,11 mm y un giro de 60º para cada carrera. A la salida del laminador el tubo presentaba un diámetro interior de 40,5 mm, un diámetro exterior [0041] The production cycle continued with the cold rolling stage, performed only on a part of the extruded tube blanks, selected to create a sample representing the total range of levels of available Fe / P ratios. , and in particular on the extruded pieces at the end of this interval (Fe / P = 3.92 and Fe / P = 4.36). The mill was set at 70 runs per minute, with an 11.11 mm travel and a 60º turn for each run. At the exit of the laminator the tube had an inside diameter of 40.5 mm, an outside diameter

20 de 45 mm, un grosor de 2,25 mm y un peso de 2693 g/m. 20 of 45 mm, a thickness of 2.25 mm and a weight of 2693 g / m.

[0042] El laminado provocó un endurecimiento considerable desde un punto de vista metalográfico, con una variación de la dureza para la pieza extruida nº 14 medida de 63,6 HV 500g/15'' (véase Tabla 5) a 127,7 HV 500 g/15 ", y la pieza extruida nº 16 de 49,3 HV 500g/15" (Tabla 5) a 126,6 HV 500g/15”. [0042] The laminate caused considerable hardening from a metallographic point of view, with a variation of the hardness for the extruded part No. 14 measured from 63.6 HV 500g / 15 '' (see Table 5) to 127.7 HV 500 g / 15 ", and extruded part No. 16 of 49.3 HV 500g / 15" (Table 5) at 126.6 HV 500g / 15 ".

25 [0043] Después de la etapa de laminación en frío, las piezas laminadas fueron estiradas con oruga para obtener tubos semielaborados con las siguientes características: 31,4 mm de diámetro interior, 35,26 mm de diámetro exterior, 1,93 mm de grosor y 1801 g/m de peso. [0043] After the cold rolling stage, the rolled parts were stretched with caterpillar to obtain semi-finished tubes with the following characteristics: 31.4 mm inside diameter, 35.26 mm outside diameter, 1.93 mm thickness and 1801 g / m of weight.

30 Tabla 6 – Niveles de celda de carga medidos durante el estirado recto realizado sobre tubos KFC de acuerdo con la invención y sobre tubos Cu DHP (para comparación) Table 6 - Load cell levels measured during straight stretching performed on KFC tubes according to the invention and on Cu DHP tubes (for comparison)

Nº de pieza extruida Extruded Part Number: Celda de carga [kg] Load cell [kg]

9 9: 6650 6650

11eleven: 6580 6580

1212: 6650 6650

1313: 6590 6590

1414: 6540 6540

15fifteen: 6590 6590

1616: 6580 6580

Cu DHP (1) Cu DHP (1): 6340 6340

Cu DHP (2) Cu DHP (2): 6300 6300

[0044] La Tabla 6 muestra los niveles medidos por la celda de carga para cada tubo semiacabado estirado, junto con [0044] Table 6 shows the levels measured by the load cell for each semi-finished tube stretched, together with

35 determinados niveles medidos para tubos de Cu DHP estirados utilizando la misma configuración operativa que la utilizada para los tubos KFC. Tal como puede apreciarse, la fuerza necesaria para estirar el cobre DHP es de unos 300 kg menos que la requerida para estirar tubos KFC. Esto es una confirmación más de la dureza obtenida mediante la solución del hierro y el fósforo en la matriz de cobre, lo cual aumenta la resistencia a la deformación plástica de la aleación. Sin embargo, las diferencias son pequeñas y se encuentran dentro del intervalo de trabajo 35 determined levels measured for stretched DHP Cu tubes using the same operating configuration as that used for KFC tubes. As can be seen, the force needed to stretch DHP copper is about 300 kg less than that required to stretch KFC tubes. This is a further confirmation of the hardness obtained by the solution of iron and phosphorus in the copper matrix, which increases the resistance to plastic deformation of the alloy. However, the differences are small and are within the working range

40 normal en la instalación. 40 normal in installation.

[0045] La última etapa del proceso para la producción de tubos industriales implica 7 etapas de estirado giratorio para obtener el diámetro final preestablecido de 9,52 X 0,45 mm. Tras el estirado giratorio se registró, aunque leve, un nuevo aumento de la dureza, y se midió a aproximadamente 5-10 HV 500g/15''. [0045] The last stage of the process for the production of industrial pipes involves 7 stages of rotary stretching to obtain the preset final diameter of 9.52 X 0.45 mm. After rotary stretching, a slight increase in hardness was recorded, although slight, and measured at approximately 5-10 HV 500g / 15 ''.

[0046] Una vez que las medidas geométricas han alcanzado los niveles predeterminados, el tratamiento térmico del tubo estirado también realiza la función de precipitar las partículas de FeP2 y Fe2P en forma semicoherente con la matriz, provocando el endurecimiento. Por lo tanto, para identificar las condiciones que puedan garantizar la [0046] Once the geometric measurements have reached the predetermined levels, the heat treatment of the stretched tube also performs the function of precipitating the FeP2 and Fe2P particles in a semi-coherent manner with the matrix, causing hardening. Therefore, to identify the conditions that can guarantee the

5 obtención de una matriz metálica bien recristalizada y alcanzarse las condiciones de envejecimiento según se requiera, se realizaron unas pruebas isócronas en un horno de mufla durante un período de tiempo de 2,5 horas a temperaturas cada vez mayores a partir de 525 ºC (en otras palabras, la temperatura generalmente utilizada para recocido de cobre DHP). 5 Obtaining a well recrystallized metal matrix and achieving aging conditions as required, isochronous tests were performed in a muffle furnace for a period of 2.5 hours at increasing temperatures from 525 ° C (in in other words, the temperature generally used for annealing copper DHP).

10 [0047] Las muestras sometidas a pruebas isócronas a diferentes temperaturas también se sometieron a un análisis metalográfico con el fin de evaluar la morfología de la estructura cristalina obtenida y compararla con la de un tubo de Cu DHP envejecido bajo las mismas condiciones. Los resultados de estos análisis se muestran en la tabla 7. [0047] The samples subjected to isochronous tests at different temperatures were also subjected to a metallographic analysis in order to evaluate the morphology of the crystalline structure obtained and compare it with that of a Cu DHP tube aged under the same conditions. The results of these analyzes are shown in table 7.

Tabla 7- Resultados relativos a la morfología (un análisis metalográfico) de muestras de tubo KFC de acuerdo con la 15 invención y tubos de Cu DHP tras las pruebas isócronas para recocido/recristalización. Table 7- Results related to the morphology (a metallographic analysis) of KFC tube samples according to the invention and Cu DHP tubes after isochronous tests for annealing / recrystallization.

T [ºC] T [° C]: Morfología: Cu DHP Morfología: Cu KFC Morphology: Cu DHP Morphology: Cu KFC

525 525: Grano bien recristalizado, tamaño de grano 35 µm Estructura extremadamente fina, tamaño de grano 12,5 µm Well recrystallized grain, grain size 35 µm Extremely fine structure, grain size 12.5 µm

550550: Estructura recristalizada, tamaño de grano 37,5 µm Estructura recristalizada, tamaño de grano 12,5 µm Recrystallized structure, grain size 37.5 µm Recrystallized structure, grain size 12.5 µm

575575: Estructura recristalizada, tamaño de grano 40 µm Estructura recristalizada, tamaño de grano 15 µm Recrystallized structure, grain size 40 µm Recrystallized structure, grain size 15 µm

600600: Estructura recristalizada, tamaño de grano 45 µm Estructura recristalizada, tamaño de grano 17 µm Recrystallized structure, grain size 45 µm Recrystallized structure, grain size 17 µm

625625: Estructura recristalizada, tamaño de grano 60 µm Estructura recristalizada, tamaño de grano 20 µm Recrystallized structure, grain size 60 µm Recrystallized structure, grain size 20 µm

[0048] El distinto comportamiento de una aleación KFC respecto a la de Cu DHP puede explicarse tanto por el endurecimiento de las partículas que crean un obstáculo, no sólo para el movimiento de dislocación, sino también [0048] The different behavior of a KFC alloy with respect to that of Cu DHP can be explained both by the hardening of the particles that create an obstacle, not only for the displacement movement, but also

20 para el del borde del grano, como por la presencia del hierro todavía disuelto en la matriz metálica que, tal como es conocido, aumenta la temperatura de recristalización. Esto significa que para obtener un grano con un tamaño que sea comparable con el del Cu DHP la temperatura de recristalización debe aumentar. 20 for that of the edge of the grain, as by the presence of the iron still dissolved in the metal matrix which, as is known, increases the recrystallization temperature. This means that to obtain a grain with a size that is comparable to that of Cu DHP the recrystallization temperature must increase.

Tabla 8 – esquema sinóptico de los resultados de las pruebas de recocido sobre los tubos KFC de acuerdo con la 25 invención y los tubos Cu DHP (comparación) f 9,52 x 0,45 mm Table 8 - synoptic scheme of the results of annealing tests on KFC tubes according to the invention and Cu DHP tubes (comparison) f 9.52 x 0.45 mm

Aleación Alloy: Tratamiento térmico Diámetro de grano medio [m] HV/300/15” &IACS Heat treatment Average grain diameter [m] HV / 300/15 ” & IACS

KFC (pieza extruida 14) KFC (extruded piece 14): endurecido - 142,4 n.d. hard - 142.4 n.d.

2,5 h a 525 ºC 2.5 h at 525 ° C: 12,5 74,7 n.d. 12.5 74.7 n.d.

2,5 h a 550 ºC 2.5 h at 550 ° C: 12,5 71,9 n.d. 12.5 71.9 n.d.

2,5 h a 575 ºC 2.5 h at 575 ° C: 15 68,1 n.d. fifteen 68.1 n.d.

2,5 h a 600 ºC 2.5 h at 600 ° C: 17,5 64,8 n.d. 17.5 64.8 n.d.

2,5 h a 625 ºC 2.5 h at 625 ° C: 20 63,7 n.d. twenty 63.7 n.d.

KFC (pieza extruida 16) KFC (extruded piece 16): Endurecido - 135,95 49,6 Hard - 135.95 49.6

2,5 h a 525 ºC 2.5 h at 525 ° C: 12,5 71,7 88,8 12.5 71.7 88.8

2,5 h a 550 ºC 2.5 h at 550 ° C: 12,5 68,6 86,7 12.5 68.6 86.7

2,5 h a 575 ºC 2.5 h at 575 ° C: 15 64 83,7 fifteen 64 83.7

2,5 h a 600 ºC 2.5 h at 600 ° C: 17,5 63,9 81,2 17.5 63.9 81.2

2,5 h a 625 ºC 2.5 h at 625 ° C: 20 63,05 78,5 twenty 63.05 78.5

Cu DHP Cu DHP: Endurecido - 127,2 85 Hard - 127.2 85

2,5 h a 525 ºC 2.5 h at 525 ° C: 35 51,3 88 35 51.3 88

2,5 h a 550 ºC 2.5 h at 550 ° C: 37,5 47,6 n.d. 37.5 47.6 n.d.

2,5 h a 575 ºC 2.5 h at 575 ° C: 40 42,8 n.d. 40 42.8 n.d.

2,5 h a 600 ºC 2.5 h at 600 ° C: 45 n.d. n.d. Four. Five n.d. n.d.

2,5 h a 625 ºC 2.5 h at 625 ° C: 60 n.d. n.d. 60 n.d. n.d.

[0049] Estos ensayos demostraron que es posible llevar a cabo tanto la recristalización como el envejecimiento de la aleación de KFC al mismo tiempo. De hecho, la conductividad eléctrica aumenta un 50% IACS de la muestra endurecida hasta un nivel de aproximadamente un 80% IACS, lo que indica la salida del hierro y el fósforo de la solución sólida con el cobre para formar precipitados semicoherentes de Fe2P y FeP2. El examen de los valores de la Tabla 8 muestra que la mejor solución de compromiso parece ser un tratamiento térmico a 575 ºC durante 2,5 horas (conductividad eléctrica 83,7% IACS y tamaño del grano cristalino igual a 15 µm). [0049] These tests demonstrated that it is possible to perform both recrystallization and aging of the KFC alloy at the same time. In fact, the electrical conductivity increases 50% IACS of the hardened sample to a level of approximately 80% IACS, indicating the exit of iron and phosphorus from the solid solution with copper to form semi-inherent precipitates of Fe2P and FeP2 . The examination of the values in Table 8 shows that the best compromise solution seems to be a thermal treatment at 575 ° C for 2.5 hours (electrical conductivity 83.7% IACS and crystalline grain size equal to 15 µm).

Claims

1.one.: Procedimiento para la producción de un tubo que presenta una gran resistencia mecánica y una elevada capacidad de intercambio térmico, en particular, para la aplicación en intercambiadores de calor, que comprende las siguientes etapas: Process for the production of a tube that has a high mechanical resistance and a high heat exchange capacity, in particular for the application in heat exchangers, comprising the following steps:

a) produce a block in an alloy selected from the group consisting of Cu-Fe-P and CuFe-Ni-P systems capable of precipitation hardening and having adequate thermal conductivity; b) hot extruding said previously heated block directly under hydrostatic pressure in a water bath to form a blank of extruded tube having predetermined dimensions, in which the temperature of said water bath is not greater than 50 ºC and the effective hydrostatic pressure of said water bath above said tube is at least 300 mm, so that the cooling rate of the extruded tube is not less than 40 ºC / s; c) subjecting the blank of the extruded tube to a series of cold mechanical deformation processes to reduce the transverse dimensions and consequently to obtain a tube having substantially definitive dimensions; and d) subjecting the tube to an annealing process performed at a temperature between 500 and 650 ° C for a period of 1.5 to 3 hours to determine the hardness of the tube by precipitation of at least part of the alloy elements contained in said alloy and arranged in solid solution in the extrusion stage.

2.2.: Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha etapa c) de someter la pieza en bruto de tubo extruida a una serie de procesos de deformación mecánica en frío comprende las siguientes etapas: Method according to claim 1, characterized in that said step c) of subjecting the extruded tube blank to a series of cold mechanical deformation processes comprises the following steps:

e) cold laminate the extruded tube blank to obtain a laminated blank that it has reduced cross-sectional dimensions and therefore has a longer length; f) subject the rolled blank to straight stretching to obtain a semi-finished tube; g) subject the semi-finished tube to a rotating stretch to reduce the transverse dimensions and therefore obtaining said tube with substantially definitive dimensions.

3.3.: Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por el hecho de que dicha etapa de someter el tubo a un proceso de recocido se lleva a cabo dentro de un horno de túnel. Method according to claim 1 or 2, characterized in that said step of subjecting the tube to an annealing process is carried out inside a tunnel oven.

4.Four.: Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que para realizar la etapa a) se selecciona una aleación de metales que es susceptible de endurecimiento por precipitación en el que el contenido en peso de Fe se encuentra entre 800 y 1500 ppm, el contenido en peso de P se encuentra entre 250 y 500 ppm y el contenido en peso de Ni se encuentra entre 100 y 20000 ppm. Method according to claim 1, characterized in that to perform step a) a metal alloy is selected which is susceptible to precipitation hardening in which the weight content of Fe is between 800 and 1500 ppm, the content by weight of P is between 250 and 500 ppm and the weight content of Ni is between 100 and 20,000 ppm.

5.5.: Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicha aleación de metales presenta una relación en peso Fe/P entre 2,5 y 5. Method according to claim 4, characterized in that said metal alloy has a Fe / P weight ratio between 2.5 and 5.

6.6.: Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que dicha aleación de metales presenta una relación en peso Fe/P igual a 4. Method according to claim 5, characterized in that said metal alloy has a Fe / P weight ratio equal to 4.

7.7.: Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicha etapa de extrusión b) se realiza a una temperatura igual o superior a la temperatura del tratamiento térmico de solución de dicha aleación de metales de la cual está formada el bloque. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said extrusion stage b) is carried out at a temperature equal to or greater than the temperature of the heat treatment solution of said metal alloy from which the block is formed.

8. Procedure according to any of the preceding claims, characterized in that said block is preheated using a heating oven within which the temperature increases progressively from an inlet to an outlet of said oven, forming inside said oven a plurality of zones each presenting a temperature between 600 and 1200 ° C.

9.9.: Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dichas zonas de dicha pluralidad de zonas cada una presenta una temperatura de entre 700 y 1100 ºC. Method according to claim 8, characterized in that said zones of said plurality of zones each have a temperature between 700 and 1100 ° C.

10.10.: Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por el hecho de que la temperatura de dicho bloque a la salida del citado horno de calentamiento e inmediatamente antes de dicha etapa de extrusión en caliente b) se encuentra entre 900 y 950 ºC. Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the temperature of said block at the exit of said heating furnace and immediately before said hot extrusion stage b) is between 900 and 950 ° C.

11.eleven.: Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que la temperatura de dicho bloque a la salida del citado horno de calentamiento e inmediatamente anterior a dicha etapa de extrusión en caliente b) se encuentra entre 910 y 930 ºC. Method according to claim 10, characterized in that the temperature of said block at the exit of said heating furnace and immediately prior to said hot extrusion stage b) is between 910 and 930 ° C.

12.12.: Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha etapa de recocido d) se realiza a una temperatura de aproximadamente 575 ºC durante 2,5 horas. Method according to claim 1, characterized in that said annealing step d) is carried out at a temperature of approximately 575 ° C for 2.5 hours.