FR2759309A1 - METAL TUBES AND METHOD AND INSTALLATION FOR MAKING SAME - Google Patents
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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) .This installation for manufacturing metal tubes comprises a reservoir (12), the bottom of which comprises an opening in which a mandrel (14) is engaged, an ingot mold (13) surrounding the mandrel, an electromagnetic stirring ring (15), a ring of cooling (16) and an extraction system (18).
Description
Tubes métalliques et procédé et installation pour les fabriquer LaMetallic tubes and process and installation for manufacturing them
présente invention se rapporte aux tubes métalliques et à leurs present invention relates to metal tubes and their
procédés et installations de fabrication. manufacturing processes and facilities.
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 The traditional method of manufacturing seamless copper alloy tubes combines the hot spinning of blanks with the hot spinning of blanks
creuses puis l'étirage à froid de ces ébauches suivi de traitements thermiques. hollow then cold drawing of these blanks followed by heat treatments.
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 %. 1o 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 The eccentricity, that is to say the variation of the thickness measured at different points of a circumference of the tube, is large and commonly reaches%. 1o 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 any 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 thickness of the wall of the tubes at the average thickness of the wall of the tubes is less than 7% and commonly reaches
seulement 5%.only 5%.
On y parvient par un procédé de fabrication de tubes métalliques qui consiste à couler en continu ou en semi continu par gravité une ébauche This is achieved by a method of manufacturing metal tubes which consists of continuously or semi-continuously casting by gravity a blank.
tubulaire, à étirer à froid l'ébauche et à tronçonner l'ébauche étirée en tube. tubular, cold drawing the blank and cutting the drawn blank into a tube.
En coulant une ébauche tubulaire, on obtient un état de surface exempt de défauts, une structure cristallographique non sensible à la décohésion et By pouring a tubular blank, we obtain a surface state free of defects, a crystallographic structure not sensitive to decohesion and
une épaisseur de paroi très constante. a very constant wall thickness.
Comme tubes métalliques, on peut faire appel notamment à des tubes en alliage de cuivre. Comme alliage de cuivre, on peut citer les cupronickel avec teneur en nickel variant de 5 à 35%, les cupro-étain avec teneur en étain As metal tubes, use may be made in particular of copper alloy tubes. As copper alloy, there may be mentioned cupronickel with nickel content varying from 5 to 35%, cupro-tin with tin content
variant de 5 à 9%, les alliages spéciaux tels cupro-nickel silicium, cupro- varying from 5 to 9%, special alloys such as cupro-nickel silicon, cupro-
béryllium et cupro-cobalt béryllium. Les pourcentages sont exprimés en poids. beryllium and beryllium cupro-cobalt. The percentages are expressed by weight.
L'invention vise également une installation de fabrication de tubes métalliques caractérisée en ce qu'elle comprend a) un outillage de coulée d'ébauches tubulaires constitué, - d'un réservoir à métal liquide dont le fond comporte une s ouverture dans laquelle est engagé un mandrin, - d'une lingotière entourant à distance la partie du mandrin sortant du réservoir, en sorte que du métal liquide sortant du réservoir se solidifie dans une zone de transition entre le mandrin et la lingotière, - d'un anneau de brassage électromagnétique entourant la o0 lingotière à peu près au niveau de la zone de transition, The invention also relates to an installation for manufacturing metal tubes, characterized in that it comprises a) a tool for casting tubular blanks consisting of, - a liquid metal tank, the bottom of which has an opening in which is engaged a mandrel, - an ingot mold surrounding the part of the mandrel leaving the reservoir at a distance, so that the liquid metal leaving the reservoir solidifies in a transition zone between the mandrel and the ingot mold, - an electromagnetic stirring ring surrounding the ingot mold approximately at the level of the transition zone,
- d'un anneau de refroidissement entourant la lingotière en- - a cooling ring surrounding the ingot mold in-
dessous de l'anneau de brassage, et - d'un système d'extraction destiné à tirer les ébauches de below the stirring ring, and - an extraction system intended to draw the blanks from
l'outillage de coulée.casting tools.
s 5b) un ensemble d'étirage à froid et de traitement thermique constitué d'une machine à rétreindre, - d'un banc à étirer, et s 5b) a set of cold drawing and heat treatment consisting of a shrinking machine, - a drawing bench, and
- d'un four de recuit.- an annealing oven.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 illustre un procédé de fabrication de tubes suivant l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'un outillage de coulée de l'installation suivant l'invention, et la figure 3 est une vue en coupe du banc à étirer de l'installation de In the accompanying drawing, given solely by way of example: FIG. 1 illustrates a method of manufacturing tubes according to the invention, FIG. 2 is a sectional view of a casting tool for the installation according to the invention, and Figure 3 is a sectional view of the bench to stretch the installation of
fabrication de tubes métalliques suivant l'invention. manufacture of metal tubes according to the invention.
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 The process illustrated in FIG. 1 consists in melting, in a first stage, metal 1 in a tank 2. In a second stage, this metal 1 is poured into a casting machine 3 so as to obtain a tubular blank 4 under the shape of a hollow billet. In the next stage of the process, the hollow billet 4 is stretched in a drawing bench 5 so as to stretch the tube 6 when cold. The tube 6 can then be treated if desired in an oven 7 of
traitement thermique.heat treatment.
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 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
ensemble d'étirage à froid et de traitement thermique, représenté à la figure 3. set of cold drawing and heat treatment, shown in Figure 3.
L'outillage de coulée est constituée d'un réservoir de métal liquide 12 dénommé four de maintien dans lequel le métal liquide 11 préalablement fondu puis mis à la nuance est The casting tools consist of a liquid metal reservoir 12 called the holding furnace in which the liquid metal 11 previously melted and then put in the shade is
maintenu à une température de coulée. maintained at a casting temperature.
d'un tube en graphite appelé lingotière 13 qui est emmanchée dans deux éléments superposés: - anneau de brassage électromagnétique 15 permettant de maîtriser la température du métal dans la zone de transition du liquide au solide, a graphite tube called an ingot mold 13 which is fitted into two superimposed elements: - electromagnetic stirring ring 15 enabling the temperature of the metal in the transition zone from liquid to solid to be controlled,
- anneau de refroidissement 16.- cooling ring 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 A graphite core called a mandrel 14 which is engaged in the opening of the bottom of the reservoir 12. The liquid metal is gradually solidified between the ingot mold 13 and the mandrel 14 in the transition zone T. An extraction system 18 ensures the draft 17 draft through
I'outillage de coulée.Casting tools.
Un ensemble électronique permet le réglage des paramètres de tirage. An electronic assembly allows the adjustment of the draft parameters.
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 The whole cold drawing and heat treatment consists, on the one hand, of a shrinking machine which allows a reduction of
extrémité de l'ébauche, d'autre part, d'un banc ou presse à étirer. end of the blank, on the other hand, of a bench or drawing press.
L'ébauche 17 est montée sur une forme intérieure 21 appelée boulet ou mandrin. The blank 17 is mounted on an internal shape 21 called a ball or mandrel.
L'extrémité rétreinte de l'ébauche prolongée d'une allonge 23 ou fausse- The constricted end of the blank extended by an extension 23 or false-
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 entraîné par une chaîne ou un piston 26 tire l'ébauche entre la filière 22 et le silk is introduced into a die 22, the protruding false silk 23 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
boulet 21.ball 21.
Un four ou cellule de recuit permet après l'opération d'étirage, le recuit An annealing furnace or cell allows annealing after the drawing operation
de recristallisation de l'ébauche 17. recrystallization of the blank 17.
Le cycle machine à rétreindre - étirage à froid - recuit est répété de The shrinking machine - cold drawing - annealing cycle is repeated from
3o deux à n fois, en fonction des cotes à réaliser. 3o two to n times, depending on the dimensions to be achieved.
Exemple de réalisation Coulée - Alliage cupro-nickel Cuni10 FelMn élaboré en four de fusion à induction moyenne fréquence avec: Ni = 10,2 % Fe = 1,6% Mn = 0,8 % Impuretés < 0,10% Cuivre = reste Production example Casting - Cupro-nickel alloy Cuni10 FelMn produced in a medium frequency induction melting furnace with: Ni = 10.2% Fe = 1.6% Mn = 0.8% Impurities <0.10% Copper = rest
s T C = 1400 C au basculement du four en poche. s T C = 1400 C when tilting the oven into a pocket.
- 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 1,2s *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 À les paramètres de brassage * avant remplissage du four 20 KW * après et pendant la coulée 100 KW fréquence = 2600 HZ 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, - Metal cast at 1330 C in a furnace to maintain a vertical continuous casting machine: casting tools with outside diameter 258 mm with inside diameter 232 mm the drawing parameters are: * average speed 11 m / h * pulling movement go -stop (descent-stop) * descent = 3 seconds * stop 1.2s * instantaneous speed = 15.4 m / h the cooling parameters are: * water flow = 2.5 m3 / h * T inlet = 23 C * T outlet = 52 C At the brewing parameters * before filling the oven 20 KW * after and during casting 100 KW frequency = 2600 HZ The blanks obtained have a temperature at the outlet of the ingot mold of 990 C. Their length is 2200 mm. They are free from defects,
leur ovalisation est < 0,5 %.their ovalization is <0.5%.
Etirage - Traitement thermique - 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 Drawing - Heat treatment - Cold drawing on a rough blank, with a first pass allowing a blank to be obtained outside diameter = 241.8 mm inside diameter = 224.5 mm length = 3020 mm annealing treatment at 780 C - 1 hour - Cold drawing of a last pass on an annealed blank to obtain a tube with an outside diameter = 218.7 mm inside diameter = 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. This is subjected to annealing at 780 C for 1 hour to give a tube of 6000 mm length after the two ends have been dropped.
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 After the standardized checks (hydraulic pressure, surface appearance, etc.), the tubes are free from surface defects and the metal has the required mechanical characteristics. A welding test demonstrates the ability to weld the tubes. The thickness measurement (E) gives the following results
Tube n e théorique e mini e maxi % excen- Theoretical tube e mini e maxi% excen-
(mm) (mm) (mm) tration i 4 4,06 4,25 4,6 % (mm) (mm) (mm) tration i 4 4.06 4.25 4.6%
2 4 4,07 4,23 4%2 4 4.07 4.23 4%
3 4 4,04 4,23 4,8 %3 4 4.04 4.23 4.8%
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PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 009, no. 084 (M - 371) 13 April 1985 (1985-04-13) * |
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