Procédé de fabrication d'un tube. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un tube à partir d'une bande métallique revêtue de cuivre, caractérisé par le fait que l'on déplace la bande longitudinalement, qu'on applique, sur une partie sélectionnée de cette bande, un métal, à, température de fusion inférieure à celle du revêtement de cuivre et qui s'allie avec ce dernier pour former un alliage de brasage, qu'on roule la bande sur elle-même dans le sens de sa largeur sur plus de 360 pour former un tube à couches superposées entre lesquelles se trouve le métal appliqué,
qu'on fait passer le tube dans une zone de chauffage pour l'amener à la température de fusion du métal appliqué de telle faon que celui-ci s'allie au cuivre du revêtement entre les couches et pour faire fondre l'alliage résultant, et enfin qu'on fait passer le tube dans un dispositif refroidisseur pour soli difier l'alliage résultant et braser les couches les unes aux autres.
L'invention a également pour objet un tube obtenu par le procédé selon l'invention, caractérisé par le fait qu'il est constitué par une bande de métal revêtue de cuivre, en roulée sur elle-même dans le sens de sa lar-, geur sur plus de 360 pour former un tube à couches superposées, reliées entre elles par brasage au moyen d'un métal formant avec le cuivre un alliage de brasage intercalé entre lesdites couches superposées. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, quelques opérations du procédé et un tube obtenu par ce procédé.
La fig. 1 est une vue schématique mon trant la bande passant dans un laminoir pour la mettre en forme de tube.
La fig. 2 représente schématiquement un four et un dispositif de refroidissement pour traiter le tube après qu'il a été formé.
La fig. 3 représente une variante de la zone de chauffage.
La fig. 4 est aine coupe, à plus grande' échelle, suivant la ligne 4-4 de la fig. 1, montrant l'application du métal ajouté.
La fig. 5 est une coupe transversale, à beaucoup plus grande échelle et exagérée, de la bande préparée juste avant qu'elle soit conformée en tube.
La fig. 6 est une coupe transversale de la bande, montrant le tube partiellement formé. La fig. 7 est une coupe transversale du tube terminé.
Sur la fig. 1, on voit la matière en bande, en acier par exemple, mise sous forme de bo bine 1 d'où elle est tirée par des galets de tirage 2. Le corps de la bande 3 (voir fig. 5) est pourvu d'un revêtement de cuivre sur ses deux faces, en 4 et 5. On peut appliquer ce revêtement de cuivre de nombreuses façons, par exemple par dépôt électrolytique. Le revêtement peut être en cuivre commerciale ment pur. Toutefois, il peut contenir des mé- taux alliés au cuivre et l'utilisation du mot cuivre couvre également ce cas.
On ajoute du métal de supplément sur une partie choisie de la bande recouverte, ce métal ajouté, qui est susceptible de former avec le cuivre un alliage dé brasage (étain, zinc), et dont la température de fusion est inférieure à celle du cuivre, est représenté en 6 sur la fig. 5. On effectue cet apport supplémen taire à l'aide d'un dispositif 10 de pulvérisa tion de métal présentant une tuyère 11. Le métal ajouté arrive au dispositif de pulvéri sation, en provenance d'une bobine 12, sous forme d'une bande ou d'in fil amené au dis positif de pulvérisation comme représenté.
L'application de ce métal d'addition sur la bande se fait alors que cette dernière est à plat, et en conséquence le dispositif d'appli cation est placé entre les galets 2 et le lami noir à tube dont il va être question. Comme on le voit sur la fig. 4, la bande 3 passe sous la tuyère 11 du dispositif de pulvérisation. La tuyère est située au voisinage de la partie sélectionnée de la -bande, sur laquelle on doit appliquer le métal d'addition, tandis que le restant de la bande passe sous un écran protecteur 15. On voit en 16 la pulvé risation du métal.
De cette faon, comme on le voit sur la fig. 5, du métal d'addition est. appliqué sur -une partie du revêtement 4, tandis qu'il ne l'est pas sur le côté opposé, laissant le revêtement 5 sous sa forme primitive.
La bande, en- se déplaçant longitudinale ment, passe entre des cylindres biseauteurs 20 qui biseautent ses bords, comme repré senté en 21 et 22. Ce biseau est obtenu, de préférence, par compression en refoulant le métal, et le métal de revêtement 5 reste sen siblement intact sur la face 21, tandis que les revêtements 4 et 6 restent sur la face bi seautée 22.
Evidemment, la représentation des revête ments est fortement exagérée sur les fig. 5, 6 et 7. En fait, le revêtement de cuivre peut avoir une épaisseur telle qu'il donne environ 46,3 g de cuivre par m2 de bande, et cela sur les deux faces de la bande. Il en résulte qu'il faut une très faible quantité d'étain ou de zinc puisqu'il est à souhaiter que le cuivre et le métal ajouté soient dans une pro portion telle qu'ils donnent un alliage de brasage à teneur en cuivre relativement élevée. Toutefois, ceci est sujet à variantes.
Une fois la bande ainsi conformée, elle passe dans un laminoir à tubes représenté d'une faon générale en 25 et dans lequel la bande est mise sous forme de tube.
Le métal ajouté est à ce moment sous la forme solide. Le tu'oe est façonné autour d'im arbre 27 porté par une console 26; cet arbre pénètre dans le tube lorsque la bande est encore ouverte et se trouve- à l'intérieur du tube à l'endroit des cylindres de confor mation finale.
Comme on le voit sur la fig. 6, la. bande est enroulée deux fois sur elle-même, soit sur environ 720 . La fig. 6 représente le tube incomplètement formé pour montrer la posi tion des différents métaux. On constate que la partie non étamée du revêtement de cuivre 4 est disposée superficiellement et constitue les surfaces intérieure et extérieure du tube. Le restant du revêtement 4 recou vert du métal ajouté est disposé entre les deux couches et le métal ajouté 6 commence sensiblement en regard du bord biseauté 21 et v a de là jusqu'au bord biseauté 22.
Lorsque la bande est complètement enroulée et soumise à une pression par le ou les der niers jeux de cylindres du laminoir et que la partie intermédiaire de la bande est déportée de manière que les bords biseautés soient en regard l'un de l'autre, le tube a la forme représentée sur la fig. 7, avec le métal ajouté placé entre les couches.
Une fois le tube ainsi conformé, il est soumis à un traitement thermique. Dans la fig. 2, le tube passe dans un four 30. L'inté rieur de ce four est alimenté en gaz réduc teur ou non oxydant entrant dans le four par le tuyau 31. Le four contient un tuyau de guidage intérieur pour le tube, comme on le voit en 32. Le laminoir et le four peuvent être dans l'alignement l'un de l'autre, de sorte que le tube conformé passe directement du laminoir dans le four.
Toutefois, étant donné que le tube peut être formé à vitesse relativement grande, le four peut ne pas être associé avec le laminoir et un four donné peut être disposé de manière à y faire passer un certain nombre de tubes s'y dé plaçant à une vitesse considérablement moin dre que celle du déplacement dans le lami noir. A la sortie du four se trouve un dis positif refroidisseur de longueur appropriée, pourvu d'une chemise extérieure 33 et d'une chemise intérieure 34, entre lesquelles passe de l'eau qui entre par le tuyau 36 et sort par le tuyau 35.
On a représenté sur la fig. 3 un dispo sitif de chauffage qui peut être utilisé en alignement avec le laminoir. Dans cette forme, le tube est saisi par une série d'élec trodes 40 formant galets; en face de chacune d'elles se trouve un galet 31 d'appui, ces ga- lets-électrodes étant reliés à une source d'énergie électrique représentée par le trans formateur 42. En aval du dispositif de chauffage se trouve un dispositif refroidis seur 43 à chemise d'eau. Dans cette forme d'exécution du dispositif, du courant élec trique passe, dans le sens de sa longueur, dans le tub & polir le chauffer à la tempéra ture de brasage désirée.
Pendant que le tube passe dans la zone de chauffage, le métal ajouté s'allie avec les revêtements en cuivre voisins 4 et 5 et forme sur les interfaces Lui alliage qui fond à une température plus basse que celle à laquelle fondent les revêtements en cuivre superficiels. L'alliage fondu, qu'on peut appeler métal de brasage, lorsqu'il est solidifié après le traite ment thermique, forme une couche 8 de liai son par brasage entre les couches du tube et entre les. interfaces du joint. Une partie du métal ajouté est placée suffisamment près des extrémités des parties biseautées 21 et 22 pour fôrmer un joint brasé, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur du tube, comme. indiqué en 8a et 8b (fig. 7).
De cette façon, le métal de brasage 8 s'incorpore et s'unit au revêtement intérieur de cuivre 4, à l'emplace ment 8 , et au revêtement extérieur de ciïivre 5, à l'emplacement Sb. Toutefois, la plus grande partie des revêtements de cuivre intérieur et extérieur reste solide.
Il en ré sulte un tube revêtu de cuivre soit sur sa surface intérieure, soit sur sa surface exté rieure, soit sur les deux et dont les joints et les couches en cuivre sont réunis par un métal de brasage dans lequel, de -préférence, le cuivre prédomine, mais dans lequel le iué- tal ajouté, à point 'de fusion relativement bas, est en quantité suffisante pour abaisser la température de brasage au-dessous (lu point. de fusion du revêtement de cuivre. Si l'on utilise de l'étain, le métal de brasage de vient une sorte de bronze; si l'on utilise du zinc, le métal de brasage devient une sorte de laiton.
Etant donné qu'il n'est pas nécessaire d'introduire de matière carbonée, en parti culier dans le four représenté sur la fig. 2, ce four est maintenu à l'état propre et, par suite, il n'est pas nécessaire de le démonter fréquemment pour le nettoyer. En outre, étant donné que le revêtement de cuivre extérieur ne fond pas, le four ne recueille pas de particules de cuivre qui pourraient autrement s'accumuiler en morceaux ou en gouttes après un fonctionnement prolongé.
La durée des tuyaux de guidage qui se trouvent dans le four est prolongée, car il n'y a pas de matière carbonée pouvant s'allier au métal de ces tuyaux et, par suite, pouvant abaisser son point de fusion ou nuire autre ment à ce métal. Si le four fonctionne à basse température, sa durée totale se trouve prolongée. Une accumulation de matière car bonée dans le four agit comme isolant, si l'on considère le cas du type de four de la fig. 2, isolant qui augmente la difficulté d'accès de la chaleur au tube. L'absence de matière car bonée, dans le procédé actuel, évite cet incon vénient.
Le problème du refroidissement est également simplifié, car il n'est pas néces saire de refroidir le tube à partir d'une tem pérature aussi élevée, et, par suite, le dispo- sitit de refroidissement peut être plus ra massé. Dans le cas d'un four du type de la fig. 3, les électrodes ne viennent pas au con- tact du métal fondu, mais, au contraire, du revêtement de cuivre superficiel 5 qui reste à l'état solide. Ceci est avantageux, car il n'y a pas de cuivre fondu déposé sur les élec trodes.
Il en résulte un tube amélioré, étant donné qu'il n'est pas chauffé à une tempé rature aussi élevée. Avec la basse tempéra ture de brasage, l'augmentation de grosseur du grain dans la bande est moindre, de sorte que le tube obtenu est fait d'une bande à grain plus fin et, en conséquence, le tube se prête mieux à des opérations . de cintrage et de conformation. Toutefois, le but est d'obtenir im tube avec un joint brasé et, en particulier, un joint brasé avec un alliage dans lequel le cuivre domine, par opposition au simple ressuage ou à la simple soudure des couches les unes sur les autres.
En d'autres termes, les revêtements de cuivre 4 et 5 ne sont pas soudés, mais deviennent partie et, de préférence, partie prédominante de l'alliage de liaison. Finalement, l'identité des différt & ntes mouches de métal dans les interfaces, entre les couches du tube et dans le joint, à savoir les parties du revêtement de cuivre 5, du revêtement de cuivre 4 et du métal ajouté, n'apparaît pas dans le métal de brasage homogène 8.
A method of manufacturing a tube. The present invention relates to a method of manufacturing a tube from a metal strip coated with copper, characterized in that the strip is moved longitudinally, which is applied to a selected part of this strip. , a metal, at a melting temperature lower than that of the copper coating and which allies with the latter to form a brazing alloy, that the strip is rolled on itself in the direction of its width over more than 360 to form a tube with superimposed layers between which is the applied metal,
that the tube is passed through a heating zone to bring it to the melting temperature of the applied metal such that the latter alloys with the copper of the coating between the layers and to melt the resulting alloy, and finally passing the tube through a cooling device to solidify the resulting alloy and solder the layers to each other.
The subject of the invention is also a tube obtained by the method according to the invention, characterized in that it consists of a strip of metal coated with copper, rolled on itself in the direction of its width, geur over more than 360 to form a tube with superimposed layers, interconnected by brazing by means of a metal forming with the copper a brazing alloy interposed between said superimposed layers. The appended drawing represents, by way of example, some operations of the process and a tube obtained by this process.
Fig. 1 is a schematic view showing the strip passing through a rolling mill to form it into a tube.
Fig. 2 schematically shows an oven and a cooling device for treating the tube after it has been formed.
Fig. 3 shows a variant of the heating zone.
Fig. 4 is cross section, on a larger scale, along line 4-4 of FIG. 1, showing the application of the added metal.
Fig. 5 is a cross section, on a much larger scale and exaggerated, of the strip prepared just before it was formed into a tube.
Fig. 6 is a cross section of the strip, showing the partially formed tube. Fig. 7 is a cross section of the finished tube.
In fig. 1, we see the strip material, steel for example, put in the form of coil 1 from which it is pulled by pull rollers 2. The body of the strip 3 (see Fig. 5) is provided with a copper coating on both sides, at 4 and 5. This copper coating can be applied in many ways, for example by electrolytic deposition. The coating can be commercially pure copper. However, it may contain metals alloyed with copper and the use of the word copper also covers this case.
Additional metal is added to a selected part of the covered strip, this added metal, which is capable of forming with copper a brazing alloy (tin, zinc), and whose melting temperature is lower than that of copper, is shown at 6 in FIG. 5. This additional supply is carried out using a metal spraying device 10 having a nozzle 11. The added metal arrives at the spraying device, coming from a coil 12, in the form of a nozzle. tape or wire fed to the spray device as shown.
The application of this addition metal to the strip is done while the latter is flat, and consequently the application device is placed between the rollers 2 and the black tube strip which will be discussed. As seen in fig. 4, the strip 3 passes under the nozzle 11 of the spray device. The nozzle is located in the vicinity of the selected part of the strip, on which the addition metal is to be applied, while the remainder of the strip passes under a protective screen 15. 16 shows the spraying of the metal.
In this way, as seen in fig. 5, of the addition metal is. applied to a part of the coating 4, while it is not on the opposite side, leaving the coating 5 in its original form.
The strip, moving longitudinally, passes between beveling cylinders 20 which bevel its edges, as shown at 21 and 22. This bevel is obtained, preferably, by compression by pushing the metal, and the coating metal 5 remains largely intact on the face 21, while the coatings 4 and 6 remain on the bi selled face 22.
Obviously, the representation of the coatings is greatly exaggerated in FIGS. 5, 6 and 7. In fact, the copper coating can have a thickness such that it gives about 46.3 g of copper per m2 of strip, and this on both sides of the strip. As a result, a very small amount of tin or zinc is required since it is desirable that the copper and the added metal be in such a proportion as to give a brazing alloy with a relatively high copper content. . However, this is subject to variations.
Once the strip thus shaped, it passes through a tube rolling mill generally shown at 25 and in which the strip is formed into a tube.
The added metal is at this time in the solid form. The tu'oe is shaped around a tree 27 carried by a console 26; this shaft enters the tube when the strip is still open and is located inside the tube at the location of the final shaping cylinders.
As seen in fig. 6, the. tape is wound on itself twice, that is to say about 720. Fig. 6 represents the tube incompletely formed to show the position of the different metals. It can be seen that the non-tinned part of the copper coating 4 is disposed on the surface and constitutes the interior and exterior surfaces of the tube. The remainder of the coating 4 covered with the added metal is placed between the two layers and the added metal 6 begins substantially opposite the bevelled edge 21 and from there to the bevelled edge 22.
When the strip is completely wound up and subjected to pressure by the last set of rolls of the rolling mill and the intermediate part of the strip is offset so that the bevelled edges are facing each other, the tube has the shape shown in FIG. 7, with the added metal placed between the layers.
Once the tube thus shaped, it is subjected to a heat treatment. In fig. 2, the tube passes into a furnace 30. The interior of this furnace is supplied with reducing or non-oxidizing gas entering the furnace through the pipe 31. The furnace contains an internal guide pipe for the tube, as is described above. seen at 32. The rolling mill and the furnace may be in alignment with each other, so that the shaped tube passes directly from the rolling mill into the furnace.
However, since the tube can be formed at a relatively high speed, the furnace may not be associated with the rolling mill and a given furnace may be arranged so as to pass a number of tubes moving therein at a rate. considerably slower than the speed of travel in the dark lami. At the outlet of the oven is a cooler device of suitable length, provided with an outer jacket 33 and an inner jacket 34, between which passes water which enters through pipe 36 and leaves through pipe 35.
There is shown in FIG. 3 a heating device which can be used in alignment with the rolling mill. In this form, the tube is gripped by a series of electrodes 40 forming rollers; in front of each of them is a bearing roller 31, these electrode-rollers being connected to a source of electrical energy represented by the transformer 42. Downstream of the heating device is a cooling device. 43 with water jacket. In this embodiment of the device, electric current passes, in the direction of its length, through the tube and the polish heater to the desired brazing temperature.
As the tube passes through the heating zone, the added metal alloys with neighboring copper coatings 4 and 5 and forms on the interfaces Him alloy which melts at a temperature lower than that at which the surface copper coatings melt. . The molten alloy, which may be called the brazing metal, when solidified after the heat treatment, forms a layer 8 of the bond by brazing between the layers of the tube and between them. joint interfaces. Some of the added metal is placed close enough to the ends of the bevelled portions 21 and 22 to form a brazed joint, both inside and outside the tube, as. indicated in 8a and 8b (fig. 7).
In this way, the brazing metal 8 incorporates and unites with the inner copper cladding 4, at location 8, and the outer copper cladding 5, at location Sb. However, most of the interior and exterior copper coatings remain solid.
The result is a tube coated with copper either on its inner surface, or on its outer surface, or on both and whose joints and copper layers are joined by a brazing metal in which, preferably, the copper predominates, but in which the added iutal, having a relatively low melting point, is in an amount sufficient to lower the brazing temperature below the melting point of the copper coating. tin, the brazing metal of comes a kind of bronze; if one uses zinc, the brazing metal becomes a kind of brass.
Since it is not necessary to introduce carbonaceous material, in particular into the furnace shown in FIG. 2, this furnace is kept in a clean condition, and hence it is not necessary to frequently dismantle it for cleaning. Also, since the outer copper coating does not melt, the furnace does not collect copper particles that might otherwise collect in lumps or drops after prolonged operation.
The life of the guide pipes which are in the furnace is prolonged, because there is no carbonaceous material which can alloy with the metal of these pipes and, consequently, can lower its melting point or otherwise impair the this metal. If the oven is operated at low temperature, its total duration is extended. An accumulation of material because it is good in the oven acts as an insulator, if we consider the case of the type of oven in fig. 2, insulation which increases the difficulty of access of heat to the tube. The absence of material because good, in the current process, avoids this drawback.
The problem of cooling is also simplified, since it is not necessary to cool the tube from such a high temperature, and therefore the cooling device can be massaged more quickly. In the case of an oven of the type of FIG. 3, the electrodes do not come into contact with the molten metal, but, on the contrary, with the surface copper coating 5 which remains in the solid state. This is advantageous because there is no molten copper deposited on the electrodes.
The result is an improved tube, since it is not heated to such a high temperature. With the low soldering temperature, the increase in grain size in the strip is less, so that the resulting tube is made of a finer-grained strip and, therefore, the tube is better suited for operations. . of bending and conformation. However, the aim is to obtain a tube with a brazed joint and, in particular, a brazed joint with an alloy in which copper dominates, as opposed to simple bleeding or simple soldering of the layers to each other.
In other words, the copper coatings 4 and 5 are not soldered, but become part and, preferably, predominant part of the bonding alloy. Finally, the identity of the different metal flies in the interfaces, between the layers of the tube and in the joint, namely the parts of the copper coating 5, the copper coating 4 and the added metal, does not appear. in homogeneous brazing metal 8.