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Procédé et dispositif pour fabriauer des tubes et d'autres objets métalliques allongés. '
La présente invention concerne un procédé pour fabriquer des.objets métalliques allongés, tels que des barres ou des tu- bes, en extrudant d'abord dans une presse une billette à chaud en une ébauche de section analogue à celle de l'objet fini mais légèrement plus grande, et en soumettant ensuite cette ébauche à une opération de calibrage à chaud dans un laminoir réducteur ou dans un banc à étirer.
Auparavant on exécutait ces deux opérations indépendamment l'une de l'autre à des moments différents. Ceci était obligatoire en raison de la productivité limitée des presses à extruder de
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conception ancienne et à cause d'autres limitations. La producti- vité des presses à extruder modernes a toutefois nettement augmen- té et elles peuvent fabriquer des objets de tolérance uniforme.
Ceci permet d'exécuter actuellement les deux opérations successi- vement de sorte que les ébauches passent en continu; de la presse au dispositif de calibrage. On peut ainsi réaliser de'notables économies et il est par exemple possible maintenant d'utiliser le procédé s'effectuant en deux temps décrit ci-dessus pour produire à grande échelle des tubes sans soudure en acier au carbone ordi- naire ou faiblement allié que l'on ne pouvait fabriquer précé- demment que.par laminage exclusivement.
.Une installation pour l'exécution du procédé à deux temps ci-dessus comprend une presse à extruder à chaud et un dispositif de calibrage approprié tel qu'un bac à étirer ou un lamineur réducteur, par exemple un laminoir étireur-réducteur si les objets à fabriquer sont des tubes. Un four de réchauffage continu est disposé entre une presse et un dispositif de calibrage afin de compense-'les pertes de chaleur des ébauches. Le four est pourvu de rouleaux ou d'autres moyens pour transporter les ébauches.
Des métaux, tels que l'acier; qui sont extrudés à des températures de l'ordre de 1000 C et plus, doivent être lubrifiés dans la presse pour leur extrusion. A cette fin, l'utilisation de lubrifiants qui sont à la température d'extrusion est très ré- pandue. Une partie du lubrifiant adhère',aux ébauches extrudées et forme un mince revêtement. Pour enlever ce revêtement, on immerge habituellement l'objet extrudé dans un bain d'acide fluorhy- drique ce qui requiert de grandes installations coûteuses, dégage des fumées nocives et absorbe une grande quantité de chaleur.
Aussi a-t-on essayé de se dispenser d'enlever le revêtement de lubri- fiant résiduel de la manière précitée dans le cas d'une installa- .tion où les objets extrudés passent de la presse à un four de réchauffage et ensuite à un dispositif de calibrage dans l'espoir que le revêtement de lubrifiant ne soit pas préjudiciable à l'opé-
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rntion de calibrage et puisse en fait la faciliter* Il s'est toute- fois avéré que des ébauches tubulaires qui pénètrent dans un la- minoir étireur-réducteur, encore recouvertes d'un lubrifiant vis- queux résiduel y adhérant présentent fréquemment de sérieux défauts en ce que les ébauches sortant du laminoir sont attaquées ou piquées par endroits.
Ces défauts apparaissent seulement après le décapage des tubes finis, ce qui entraîne la mise au rebut d'une partie considérable de la production du laminoir.
On a découvert maintenant que ces défauts superficiels peuvent être attribués au revêtement de lubrifiant résiduel laissé sur les ébauches alors qu'elles se trouvent dansle four de réchauffage. On a observé que ce revêtement se ramollit lorsque les ébauches traversent le four et s'égoutte en formant des défauts irréguliers sur celles des parties du four qui se trouvent directement en dessous des ébauches eten contact avec elles,par exemple les rouleaux transporteurs. Comme chaque ébauche est complètement enveloppée par son revêtement, la quantité de lubri- fiant accumulée sur les rouleaux peut être considérable.
Le lubrifiant déposé sur les rouleaux par une ébauche est 2 son tour recueilli par une ébauche suivante traversant le four et forme des macules qui marauent de place en place toute la longueur de l'ébauche et qui peuvent être beaucoup plus épaisses que le revê- tement de lubrifiant résiduel avec leauel l'objet sort de la presse. Lorsque les ébauches traversent ensuite le dispositif de calibrage à chaud,en particulier passent entre les rouleaux d'un laminoir étireur-réducteur, les macules s'impriment en creux dans la surface des ébauches. Lorsqu'on décape ensuite les ébauches,le lubrifiant disparaît mais les creux subsistent.
Cela étant, la présente invention a pour but principal de perfectionner le procédé à deux temps décrit ci-dessus pour fabriquer des objets métalliques allongés par extrusion et calibrage à chaud, d'une manière telle que les objets finis après avoir quitté le dispositif de calibrage sont lisses et exempta d'importée-
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tiens superficielles provenant de macules de lubrifiant y imprimer.
L'invention a aussi pour but de procurer, dans une installa- tion où s'effectue le procédé à deux temps décrit ci-dessus, des moyens pour empêcher la formation de macules de lubrifiant visqueux -résiduel avant que les ébauches ne pénètrent dans le dispositif de calibrage.
Suivant l'invention dans un procédé pour fabriquer des ar- ticles métalliques allongés en extrudant une billette à chaud en une ébauche avec l'aide d'un lubrifiant qui est visqueux à la température d'extrusion.en réchauffant l'ébauche et en la soumettant à une opération de calibrage à chaud, on soumet sa surface à une abrasion , par raclage ou nettoyage par exemple, avant l'opération de calibrage à chaud. De cette manière, la surface de l'ébauche est exempte de lubrifiant résiduel qui autrement peut causer les imperfections indésirables précitées.
L'abrasion s'effectue de préférence après que les ébauches ont traversé, le four de réchauffage. Les macules de lubrifiant que les ébauches ont recueillies pendant leur passage à travers le four sont ensuite ramollies par la chaleur et peuvent assez facilement être enlevées, En outre, les ébauches avancent assez lentement à ce stade comparativement à la vitesse à laquelle elles sortent de la presse et l'abrasion peut se faire alors que les ébauches sont en mouvemen. L'avancement.des ébauches à travers l'installation n'est donc pas retardée-
En général, on préfère enlever tout le lubrifiant résiduel des ébauches, y compris ce qui reste du mince revêtement de lubri- fiant avec lequel les ébauches pénètrent dans le four.
Dans cer- tains cas toutefois, il suffit d'enlever uniquement les macules de lubrifiant que les ébauches ont recueillies pendant leur passage à travers le four, tout en laissant subsister le mince revête- ment de lubrifiant résiduel. On adopte '..ce processus lorsque le mince revêtement de lubriflant ne contrarie pas l'opération de ca- librage à chaud qui suit l'opération de chauffage.
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Au lieu d'abraser les ébauches après qu'elles ont traversé le four de réchauffage, on peut les abraser avant qu'elles ne pé- nètrent dans le tour, par exemple, avant la formation des macules sur les ébauches. Dans ce cas, l'abrasion s'effectue sur le revê-, tement de lubrifiant résiduel avec lequel les ébauchent sortent de la presse.
Le dispositif pour effectuer l'abrasion comprend des lames à arêtes abrasives épousant la surface des ébauches. Plusieurs . lames peuvent former un jeu, les arêtes abrasives des lames d'un jeu délimitant ensemble une ouverture de forme semblable à la section des ébauches. Lorsqu'on désire laisser une mince couche de lubrifiant résiduel sur les ébauches,on dispose les lames de sorte qu'il y ait un léger jeu entre leurs arêtes abrasives et les ébauches.
Afin d'assurer que les ébauches soient exemptes de macules sur toute leur circonférence, deux jeux de lames racleuses ou davan- tage peuvent être disposés successivement le long du trajet . suivi par' les ébauches, les lames d'un jeu étant inclinées autour de l'axe des ébauches par rapport à celles .d'un ou plusieurs autres jeux.
Comme on l'a dit précédemment, l'abrasion résulte du mouvement des ébauches passant devant les lames.Les lames peuvent ainsi rester immobiles pendant l'abrasion. Toutefois, on peut également déplacer les lames le long des ébauches dans le même sens' que le déplacement des ébauches ou en sens inverse ou laisser les ébauches immobiles alors que l'on déplace les lames.
De préférence, les lames sont rétractables'du trajet suivi par les ébauches, ce mouvement s'effectuant par exemple, à l'aide de vérins hydrauliques ou pneumatiques.
Les lames d'un jeu peuvent être montées dans un bâti commun avec des moyens pour les rétracter ainsi que pour pouvoir les rem- 'placer facilement. Comme les lames peuvent s'échauffer vu la proxi- mité des ébauches chauffées,'des moyens peuvent être prévus pour les
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refroidir* Ces moyens de refroidissement comprennent des jets d'eau sous pression élevée qui arrosent les lames.
L'eau de refroi- dissement 's'écoulant sur les lames a pour effet supplémentaire d' erilever par lavage les morceaux de lubrifiant résiduel raclés des ébauches, Qn peut également arroser directement les ébauches en envoyant desjets d'eau sous pression élevée, à partir de la même source que.les jets précités .ou d'une source différente,afin ' d'enlever par lavage le lubrifiant résiduel des ébauches.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La Figl.est une vue.schématique d'une installation pour la production de tubes en deux temps qui exécute le procédé suivant l'invention.
La Fig. 2 est une coupe d'un dispositif servant à enlever l'excédent de lubrifiant , qui peut être utilisé dans l'installa- ' tion de la Fig.l.
La Fig.3 est une autre coupe du dispositif de la Fig.2 appli- qué à l'installation de la Fig. l.
L'installation montrée sur la Fig.l comprend une presse 2 servant à extruder des ébauches 'tubulaires, une table d'évacuation sur laquelle les ébauches passent en sortant de la presse, un four de réchauffage continu 6 dans lequel les ébauches pénètrent . en quittant la table d'évacuation. 4, et un laminoir étireur-ré- ducteur 8. Ces différents dispositifs peuvent avoir n'importe .quelle forme connue et appropriée.
L'installation est conduite de manière que des billettes chauffées soient introduites successivement dans la presse 2 et extrudées en ébauches tubulaires avec l'aide d'un lubrifiant qui est visqueux à une température d'extrusion. Lorsque les ébauches sortent de la presse 2, elles sont recouvertes sur toute leur longueur d'un mince revêtement de lubrifiant résiduel. La table d'évacuation 4 reçoit les ébauches et les amène dans le four de réchauffage 6. Le four est du type continu et est équipé à cette
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fin de rouleaux qui font avancer les ébauches à traverr le four*
On peut prévoir d'autres moyens de transport au lieu de rouleaux .
Les perdes de chaleur que subissent les ébauches après qu'elles sont sorties de la presse sont compensées dans le four de réchauffage, et les ébauches sortent- du four à la bonne température pour être . travaillées dans le laminoir étireur-réducteur,
Le diamètre des ébauches extrudées est légèrement plus grand que leur diamètre final et elles sont amenées à leur diamètre final par l'opération de calibrage dans le laminoir étireur-réducteur.
Le revêtement de lubrifiant qui-recouvre les ébauches se solidifie rapidement après -qu'elles sont sorties de la presse, -mais se ramollit de nouveau dans le four. Des plaques de lubrifiant s'égouttent des ébauches et forment des macules irrégulières sur les; rouleaux ou d'autres parties du four qui se trouvent directement en-dessous des ébauches et en contact avec elles* Comme chaque ébauche est complètement revêtue de lubrifiant,la quantité de lu- brifiant qui s'accumule ainsi sur les rouleaux peut être considé- rable. Le lubrifiant déposé est recueilli , par l'ébauche suivante passant dans le four et forme des macules qui marquent toute sa longueur de place en pl ce.
Ces macules sont réparties au hasard et certaines d'entre elles sont considérablement plus épaisses que le revêtement de lubrifiant résiduel recouvrant l'ébauche au sortir de la presse, Ces macules peuvent abîmer là surface de l'objet terminé parce, qu'elles peuvent s'y imprimer lorsque les ébauches traversent le laminoir*étireur-réducteur.
Pour y pallier, un dispositif 10 est prévu près de l'extré mité de sortie du four 6, comme montré sur la Fig.1. en vue d'en- ' lever les macules de lubrifiant des ébauches comme le montre la
Fig.2, le dispositif comprend un bloc 12 présentant quatre fentes
14 disposées en croix. Des lames racleuses sont disposées dans chaque'fente. Les lames présentent une arête abrasive 22 en forme d'arc concave d'un diamètre excédant légèrement celui de l'ébauche
T (Fig.3).' Les lames 16 sont sollicitées vers l'intérieur, c'est-à-
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dire vers l'axe des ébauches T, par des pistons pneumatiques 20 coulissant dans des cylindres 18.
Cela étant, les arêtes 22 enlèvent le lubrifiant résiduel , y compris les macules, des ébauches qui traversent le dispositif 10. Dans le cas pu un mince revêtement de lubrifiant n'est pas préjudiciable à l'opération d'étirage- réduction, les lames 16 peuvent être disposées de manière à ne pas être en contact direct avec les ébauches.
Comme le montre la Fig.3, des ajutages 24 sont disposés près des lames du côté opposé'au four 6. Ces ajutages envoient sur les lames des jets d'eau sous pression élevée qui frappent égale- ment la surface des ébauches. L'eau refroidit les lames qui autre- ment peuvent s'échauffer et entraîne aussi les fragments de lu- brifiants raclés par les lames . Les jets ont encore pour effet, vu leur force, de fragmenter le lubrifiant qui adhère en couche mince sur la surface des ébauches.
On peut prévoir des ajutages supplémentaires pour envoyer . de l'eau sous pression élevée directement sur les ébauches afin d'enlever le lubrifiant résiduel.
Différentes modifications peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Le dispositif 10 peut, par exemple être placé du côté entrée du four, auquel cas il enlèvera tout le revê- tement de lubrifiant résiduel des ébauches.En outre, les lames peuvent être disposées différemment et être de forme différente de celles montrées et décrites ci-dessus.
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A method and device for making tubes and other elongated metal objects. '
The present invention relates to a process for manufacturing elongated metal articles, such as bars or tubes, by first extruding in a hot press a billet into a blank of section similar to that of the finished article but slightly larger, and then subjecting this blank to a hot calibration operation in a reducing rolling mill or in a drawing bench.
Previously, these two operations were performed independently of each other at different times. This was mandatory due to the limited productivity of the extrusion presses from
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old design and due to other limitations. The productivity of modern extruding presses has, however, increased significantly and they can produce objects of uniform tolerance.
This enables the two operations to be carried out in succession so that the blanks pass continuously; from the press to the calibration device. Significant savings can thus be made and it is, for example, now possible to use the two-stage process described above to produce on a large scale seamless tubes of ordinary or low alloy carbon steel. previously it was only possible to manufacture by rolling exclusively.
An installation for carrying out the above two-stroke process comprises a hot extrusion press and a suitable sizing device such as a drawing trough or a reducing laminator, for example a stretch-reducing rolling mill if the objects to manufacture are tubes. A continuous reheating furnace is disposed between a press and a sizing device in order to compensate for the heat losses of the blanks. The oven is provided with rollers or other means for transporting the blanks.
Metals, such as steel; which are extruded at temperatures of the order of 1000 C and above, must be lubricated in the press for their extrusion. For this purpose, the use of lubricants which are at extrusion temperature is very widespread. Some of the lubricant adheres to the extruded blanks and forms a thin coating. To remove this coating, the extruded object is usually immersed in a hydrofluoric acid bath which requires large, expensive installations, gives off noxious fumes and absorbs a large amount of heat.
An attempt has therefore been made to dispense with the removal of the coating of residual lubricant in the above-mentioned manner in the case of an installation where the extruded articles pass from the press to a reheating oven and then to a sizing device in the hope that the lubricant coating is not detrimental to the operation
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rntion and may in fact facilitate it * It has, however, been found that tubular blanks which enter a stretch-reducer la- minator, still coated with a residual viscous lubricant adhering thereto, frequently have serious defects in that the blanks leaving the rolling mill are attacked or pitted in places.
These defects appear only after the pickling of the finished tubes, resulting in the scrapping of a considerable part of the production of the rolling mill.
It has now been discovered that these surface defects can be attributed to the coating of residual lubricant left on the blanks while in the reheating furnace. It has been observed that this coating softens when the blanks pass through the oven and drip off forming irregular defects on those parts of the oven which lie directly below the blanks and in contact with them, for example the conveyor rollers. As each blank is completely enveloped by its coating, the amount of lubricant accumulated on the rollers can be considerable.
The lubricant deposited on the rollers by a blank is in turn collected by a following blank passing through the furnace and forms macules which marla from place to place the entire length of the blank and which can be much thicker than the coating. of residual lubricant with water as the object comes out of the press. When the blanks then pass through the hot sizing device, in particular pass between the rolls of a stretch-reducing rolling mill, the macules are imprinted in the surface of the blanks. When the blanks are then stripped, the lubricant disappears but the hollows remain.
However, the main object of the present invention is to improve the two-step process described above for manufacturing elongated metal objects by extrusion and hot calibration, in such a way that the finished articles after leaving the calibration device are smooth and exempt from import-
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superficial sticks from lubricant smudges to print there.
Another object of the invention is to provide, in an installation in which the two-step process described above is carried out, means for preventing the formation of macules of residual viscous lubricant before the blanks enter the chamber. calibration device.
According to the invention in a process for making elongated metal articles by hot extruding a billet into a blank with the aid of a lubricant which is viscous at the extrusion temperature. subjecting to a hot calibration operation, its surface is subjected to abrasion, by scraping or cleaning for example, before the hot calibration operation. In this way, the surface of the blank is free from residual lubricant which otherwise can cause the above undesirable imperfections.
The abrasion takes place preferably after the blanks have passed through the reheating furnace. The lubricant smears that the blanks have collected during their passage through the oven are then softened by heat and can quite easily be removed. Also, the blanks advance quite slowly at this point compared to the speed at which they come out of the oven. press and abrasion can occur while the blanks are in motion. The advancement of the blanks through the installation is therefore not delayed.
In general, it is preferred to remove all residual lubricant from the blanks, including what remains of the thin coating of lubricant with which the blanks enter the oven.
In some cases, however, it is sufficient to remove only the lubricant smear which the blanks have collected during their passage through the oven, while leaving the thin coating of residual lubricant remaining. This process is adopted when the thin coating of lubricant does not interfere with the hot scaling operation which follows the heating operation.
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Instead of abrading the blanks after they have passed through the reheating furnace, they can be abraded before they enter the lathe, for example, before the formation of stains on the blanks. In this case, the abrasion takes place on the coating of residual lubricant with which the blanks come out of the press.
The device for carrying out the abrasion comprises blades with abrasive edges conforming to the surface of the blanks. Many . blades may form a set, the abrasive edges of the blades of a set together defining an opening similar in shape to the section of the blanks. When it is desired to leave a thin layer of residual lubricant on the blanks, the blades are arranged so that there is a slight clearance between their abrasive edges and the blanks.
In order to ensure that the blanks are free of smudges all around their circumference, two sets of scraper blades or more can be arranged successively along the path. followed by 'the blanks, the blades of one set being inclined about the axis of the blanks relative to those of one or more other sets.
As mentioned above, abrasion results from the movement of the blanks passing in front of the blades, so the blades can remain stationary during abrasion. However, it is also possible to move the blades along the blanks in the same direction as the movement of the blanks or in the opposite direction or to leave the blanks stationary while moving the blades.
Preferably, the blades are retractable from the path followed by the blanks, this movement being effected for example, using hydraulic or pneumatic jacks.
The blades of a set may be mounted in a common frame with means for retracting them as well as for easy replacement. As the blades can heat up in view of the proximity of the heated blanks, means can be provided for them.
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to cool * These cooling means comprise high pressure water jets which spray the blades.
The cooling water flowing over the blades has the additional effect of washing away the pieces of residual lubricant scraped from the blanks, Qn can also spray the blanks directly by sending jets of water under high pressure, to from the same source as.the aforementioned jets. or from a different source, in order to wash off the residual lubricant from the blanks.
The invention will be described below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:
Figl. Is a schematic view of an installation for the production of tubes in two stages which carries out the process according to the invention.
Fig. 2 is a sectional view of a device for removing excess lubricant which may be used in the installation of FIG.
Fig. 3 is another section of the device of Fig. 2 applied to the installation of Fig. l.
The installation shown in Fig.l comprises a press 2 for extruding tubular blanks, an evacuation table on which the blanks pass when leaving the press, a continuous reheating oven 6 into which the blanks enter. when leaving the evacuation table. 4, and a stretch-reducing rolling mill 8. These different devices can have any known and suitable form.
The installation is carried out so that heated billets are successively introduced into the press 2 and extruded into tubular blanks with the help of a lubricant which is viscous at an extrusion temperature. When the blanks leave the press 2, they are covered over their entire length with a thin coating of residual lubricant. The evacuation table 4 receives the blanks and brings them into the reheating furnace 6. The furnace is of the continuous type and is equipped for this
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end of rollers which advance the blanks through the oven *
Other means of transport can be provided instead of rollers.
The heat losses suffered by the blanks after they come out of the press are compensated for in the reheating oven, and the blanks come out of the oven at the right temperature to be. worked in the stretch-reducing rolling mill,
The diameter of the extruded blanks is slightly larger than their final diameter and they are brought to their final diameter by the sizing operation in the stretch-reducing rolling mill.
The lubricant coating that covers the blanks quickly solidifies after they come out of the press, but softens again in the oven. Patches of lubricant drip from the blanks and form irregular macules on them; rollers or other parts of the furnace which lie directly below and in contact with the blanks * As each blank is completely coated with lubricant, the amount of lubricant which thus accumulates on the rollers can be considered. saddle. The lubricant deposited is collected by the next blank passing through the oven and forms macules which mark its entire length from place to place.
These macules are distributed at random and some of them are considerably thicker than the coating of residual lubricant covering the blank as it comes out of the press. These macules can damage the surface of the finished object because they can s 'print there when the blanks pass through the rolling mill * stretcher-reducer.
To overcome this, a device 10 is provided near the outlet end of the oven 6, as shown in FIG. in order to remove the lubricant macules from the blanks as shown in
Fig. 2, the device comprises a block 12 having four slots
14 arranged in a cross. Scraper blades are arranged in each slot. The blades have an abrasive edge 22 in the form of a concave arc with a diameter slightly exceeding that of the blank
T (Fig. 3). ' The blades 16 are biased towards the inside, that is to say
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say towards the axis of the blanks T, by pneumatic pistons 20 sliding in cylinders 18.
However, the ridges 22 remove the residual lubricant, including the macules, of the blanks which pass through the device 10. In the event that a thin coating of lubricant is not detrimental to the stretch-reduction operation, the blades 16 can be arranged so as not to be in direct contact with the blanks.
As shown in Fig. 3, nozzles 24 are disposed near the blades on the side opposite the oven 6. These nozzles send high pressure water jets onto the blades which also strike the surface of the blanks. The water cools the blades which otherwise can heat up and also carries away the fragments of lubricant scraped by the blades. The jets still have the effect, given their force, of fragmenting the lubricant which adheres in a thin layer on the surface of the blanks.
We can provide additional nozzles to send. water under high pressure directly on the blanks to remove residual lubricant.
Various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Device 10 may, for example, be placed on the inlet side of the furnace, in which case it will remove all residual lubricant coating from the blanks. Further, the blades may be arranged differently and be of different shape than those shown and described herein. -above.
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