Procédé de fabrication de tubes La présente invention concerne un procédé de fabrication de tubes à partir d'un métal en bande, procédé dans lequel une bande de métal est déplacée dans le sens de sa longueur, façon née sous forme de tube avec des faces en contact, ces faces étant réunies par un métal de liaison amené à l'état fondu.
On a fait de nombreux tubes de ce type à partir d'une bande d'acier en réunissant les faces en contact à l'aide de cuivre. Le but de l'invention est de fournir un procédé de fabri cation de tubes à partir d'une bande nue, en supprimant ainsi la nécessité d'appliquer le métal de liaison à la bande sous la forme d'un revêtement ou pellicule. Lorsqu'on introduit le métal de liaison dans le tube sous la forme d'une bande et qu'on soumet ensuite le tube à un traitement thermique pour faire fondre le métal de liaison on éprouve une difficulté qui consiste en ce que le tube ainsi formé, qui a une section transversale ronde, subit une torsion autour de son axe. Cette torsion semble due à des conditions différentes du métal en ce qui concerne la dureté et la mollesse relative et aux diverses tensions établies dans le métal.
Il s'en suit que le joint dirigé dans le sens de la longueur du tube change de position. Lorsqu'on fond la bande de métal de liaison, il descend par gravité à la partie inférieure du tube et, si le joint se trouve en cet endroit, le métal de liaison s'écoule entre les faces en contact pour les réunir lors de sa solidification. Toutefois, si le tube subit une torsion de façon que le joint se trouve déplacé vers le haut à partir du bas du tube, dans certaines parties de la longueur, le métal fondu ne peut pas s'écouler entre les faces en contact.
Le procédé selon l'invention vise à suppri mer cet inconvénient et ést caractérisé en ce qu'il consiste à faire mouvoir la bande dans le sens de sa longueur, à la façonner en tube présentant en section transversale une forme allongée dont le grand axe est sensiblement vertical, à amener les bords de la bande à proxi mité l'un de l'autre de façon que ces bords se trouvent sensiblement à l'extrémité inférieure du grand axe, à faire avancer une bande de métal de liaison dans le tube pendant sa forma tion, à faire passer le tube dans une zone de chauffage de façon à fondre le métal de liaison, tout en maintenant lesdits bords sensiblement à l'extrémité inférieure du grand axe, de sorte que le métal de liaison fondu,
qui s'écoule par gravité vers la partie inférieure de la section allongée, s'écoule par capillarité entre les faces en contact, puis à refroidir le tube afin de soli difier le métal de liaison et de réunir les faces en contact. Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, un appareil permettant une mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement ledit appareil communiquant à une bande de métal un mouvement continu dans le sens de sa lon gueur à travers une zone de conformation, une zone de chauffage, un refroidisseur et un dispo sitif d'arrondissage; la fig. 2 est une coupe transversale; selon la ligne 2-2 de la fig. 1, illustrant un stade initial du façonnage de la bande; la fig. 3 est une coupe transversale selon la ligne 3-3 de la fig. 1, représentant les galets de formation finale; la fig. 4 est une coupe transversale selon la ligne 4-4 de la fig. 1, montrant le tube formé;
la fig. 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la fig. 1, représentant le refroidisseur; la fig. 6 est une coupe selon la ligne 6-6 de la fig. 1, représentant les galets de mise à la dimension et d'arrondissage; la fig. 7 représente un four à travers lequel on peut faire passer une série de tubes à chauffer; la fig. 8 est une coupe agrandie, selon la ligne 8-8 de la fig. 7, représentant une conduite de guidage dans le four.
On voit sur la fig. 1 qu'une bande de métal 1 est tirée à partir d'une bobine d'alimentation 2 et passe en se déplaçant dans le sens de sa lon gueur dans un train de conformation 4, qui comprend des galets qui façonnent la bande transversalement de façon à lui donner en coupe une forme creuse. La bande est confor mée autour d'un mandrin 6 (fig. 2) maintenu par une console 8. Une bande de métal de liaison 10 est tirée à partir d'une bobine d'ali mentation 11 et introduite dans le mandrin creux 6. La fig. 2 représente un stade initial de la formation de la bande 1, ainsi que le man drin et le métal de liaison qui se trouve à l'inté rieur du mandrin creux. La bande 1 est de préférence en acier et le métal de liaison est de préférence le cuivre.
On peut, par exemple, utiliser une bande 1 en acier avec un métal de liaison constitué par de la soudure, tendre ou dure; la bande peut être en métal Monel avec un métal de liaison approprié.
Le train de conformation peut être de tout type classique, mais ses galets sont à gorge de façon à donner à la bande une forme creuse en section transversale. Les derniers galets du train sont représentés en 15 et 16 et on voit sur la fig. 3 que le mandrin 6 a une section transversale allongée et que les galets 15 et 16 sont pourvus d'une gorge de façon à former ou envelopper le métal de la bande en lui don nant en coupe transversale une forme allongée. Le tube représenté est obtenu à partir d'une seule bande de métal qu'on roule ou façonne sur un arc de 720 degrés environ, les bords de la bande étant biseautés et appliqués contre une partie décalée par rapport à la surface générale dans la portion intermédiaire de la bande.
Le tube est représenté de façon générale en T à la fig. 4, son bord extérieur étant en 17 et son bord intérieur en 18. Les couches inté rieure et extérieure du tube sont formées de façon à être étroitement en contact et l'endroit où les bords 17 et 18 viennent au contact des côtés opposés de la partie intermédiaire de la bande, peut être considéré comme étant le joint. Les faces de contact entre le corps de la bande et le bord 18 coupent la surface intérieure du tube. On peut guider le tube ainsi formé et le maintenir afin que le joint soit maintenu dans la position la plus basse, ou en d'autres termes à l'extrémité inférieure du grand axe de la section transversale.
En considérant la fig. 1, on voit que la bande et le tube avancent de façon continue; à sa sortie du train de conformation, le tube pénètre dans une zone de chauffage. Celle-ci est constituée par une enceinte 20 dans laquelle on peut admettre, par un tuyau 21, un gaz non oxydant ou réducteur. Cette zone de chauffage est du type à résistances électriques et comporte des électrodes 22, 23, 24 en forme de galets et des électrodes d'appui également en forme de galets 25, 26 et 27. L'enroulement primaire 33 d'un transformateur est connecté à une source appro priée de courant électrique. Un côté du secon daire 28 est connecté à l'électrode 23 par un conducteur 30.
L'autre côté du secondaire est connecté à l'électrode 22 par un conducteur 31 et à l'électrode 24 par un conducteur 32. En connectant un côté du secondaire aux deux électrodes extérieurs, on réduit au minimum les problèmes d'isolement de l'appareil.
A mesure que le tube avance dans la zone de chauffage, il est chauffé par résistance élec trique à une température propre à produire la fusion du métal de liaison. Le métal de liaison fondu descend par gravité jusqu'au bas du tube allongé et, attendu que le joint est maintenu à la partie la plus basse, le métal s'écoule entre les faces en contact. Le métal fondu traverse rapidement la totalité de la zone de contact entre les couches, en s'écoulant ainsi sur un arc de 360 par effet de capillarité. Le métal ne s'écoule pas d'entre les faces en contact qui coupent la surface extérieure du tube au bord 17, attendu que l'espace de capillarité cesse en ce point.
En quittant la zone de chauffage, le tube pénètre dans un refroidisseur désigné dans son ensemble en 35. Ce refroidisseur est du type à chemise comprenant une enveloppe extérieure 36 et une enveloppe intérieure 37 dans laquelle se déplacent les tubes (fig. 5). On peut donner à la chemise intérieure 37, en particulier sur une partie de sa longueur, une forme propre à guider le tube et à maintenir le joint à sa partie basse. Toutefois, après que le métal de liaison s'est solidifié, il n'est plus nécessaire de guider le tube dans le refroidisseur, mais naturellement, il reste maintenu en position au contact des galets de l'ensemble de mise à la dimension et d'arrondissage.
On peut faire circuler entre les enveloppes du refroidisseur de l'eau de refroi dissement qu'on introduit par un tuyau 40 et évacue par un tuyau 41. Le gaz introduit par le tuyau 21 peut s'écouler à la fois vers le haut et vers le bas, une partie du gaz brûlant à l'entrée de la chambre de chauffage et une partie étant évacuée à l'extrémité de sortie du refroidisseur.
D'un mouvement continu le tube passe ensuite dans un ensemble de mise à la dimen sion et d'arrondissage désigné de façon générale en 44 et qui comprend une série de galets convenablement conformés qui saisissent le tube et transforment sa section transversale allongée en une forme ronde. Les derniers galets sont indiqués en 45 et 46 et le tube reçoit une forme circulaire ou ronde représentée sur la fig. 6. Au cours du traitement qu'on vient de décrire, la bande traverse successivement le train de conformation 4, la zone de chauffage, le refroidisseur et l'ensemble de mise à la dimen sion et d'arrondissage. La bande peut se déplacer à une vitesse assez élevée car elle est chauffée rapidement par résistance électrique.
On peut toutefois mettre le procédé en ouvre en séparant la zone de chauffage et le refroidisseur du train de conformation et de l'ensemble d'arrondissage. La fig. 7 représente en 50 un four à travers lequel on peut faire passer une série de tubes simultanément. Ce four est convenablement chauffé pour élever la température des tubes et provoquer la fusion du cuivre qu'ils contiennent. A mesure que les tubes sortent du four, ils passent dans des tubes refroidisseurs 53 puis, de là, sur un support 54 après qu'ils ont été refroidis suffisamment pour pouvoir être introduits dans l'atmosphère sans subir une oxydation nuisible.
On peut admettre dans le four par un tuyau 55 un gaz non oxydant, ou réducteur, qui peut s'échapper de l'entrée du four et de la sortie du refroidisseur.
Le four comporte une conduite de guidage 56 pour chaque tube (fig. 8). Cette conduite présente en coupe transversale une forme allon gée de façon à pouvoir s'adapter plus ou moins étroitement au tube. Dans la mise en ouvre du procédé à l'aide du four 50, le train de conformation est séparé du four et les tubes qui sortent de ce train sont formés rapidement et découpés en tronçons.
On fait passer une série de tubes simultanément dans le four 50 qu'ils traversent à une vitesse beaucoup plus lente que celle à laquelle ils sont formés par le train de conformation, mais en faisant passer simul tanément une série de tubes dans le four, on peut sensiblement faire correspondre le débit global du four à celui du train conformateur. Après que les tubes sont sortis du four et qu'ils ont été refroidis, on peut les faire passer dans l'ensemble d'arrondissage 44, lequel dans ce cas n'a naturellement pas besoin d'être dans l'ali gnement du train conformateur.
Dans tous les cas, on peut facilement main tenir le tube à section transversale de forme allongée de façon que le joint soit maintenu dans la position la plus basse. Par suite, lorsque la bande ou fil de cuivre fond, il peut accéder aux faces en contact au point où lesdites faces coupent la surface intérieure du tube. Lorsqu'on utilise l'appareil avec la zone de chauffage à résistance électrique (fig. 1), les électrodes et les galets d'appui servent à maintenir le tube dans la position convenable. Lorsqu'on fait passer ensuite les tubes dans le four 50, les conduites respectives de guidage maintiennent les tubes en position convenable.
Il n'est pas nécessaire que le joint reste dans toutes les parties de la longueur du tube exactement à l'extrémité infé rieure du grand axe de la section transversale de forme allongée. Il suffit que ce joint soit maintenu suffisamment près de la partie infé rieure du tube ou, en d'autres termes, près de l'extrémité inférieure du grand axe, pour per mettre au cuivre fondu d'y accéder et de s'écou ler ainsi entre les faces en contact.
Method of manufacturing tubes The present invention relates to a process for manufacturing tubes from strip metal, wherein a strip of metal is moved lengthwise in the form of a tube with metal faces. contact, these faces being united by a bonding metal brought to the molten state.
Many tubes of this type have been made from a steel strip by joining the contacting faces with copper. The object of the invention is to provide a process for manufacturing tubes from a bare strip, thereby eliminating the need to apply the bond metal to the strip in the form of a coating or film. When introducing the bond metal into the tube in the form of a strip and then subjecting the tube to a heat treatment to melt the bond metal there is a difficulty in that the tube thus formed , which has a round cross section, undergoes a twist around its axis. This twist appears to be due to different conditions of the metal with respect to relative hardness and softness and the various stresses established in the metal.
It follows that the joint directed in the direction of the length of the tube changes position. When the strip of bonding metal is melted, it descends by gravity to the lower part of the tube and, if the seal is in this location, the bond metal flows between the contact faces to join them together during its solidification. However, if the tube is twisted so that the gasket is displaced upward from the bottom of the tube, in parts of the length the molten metal cannot flow between the contacting faces.
The method according to the invention aims to eliminate this drawback and is characterized in that it consists in causing the strip to move in the direction of its length, in shaping it into a tube having in cross section an elongated shape, the major axis of which is substantially vertical, to bring the edges of the strip close to each other so that these edges are located substantially at the lower end of the major axis, to advance a strip of connecting metal in the tube during its formation, in passing the tube through a heating zone so as to melt the bond metal, while maintaining said edges substantially at the lower end of the major axis, so that the bond metal molten,
which flows by gravity towards the lower part of the elongated section, flows by capillary action between the contacting faces, then to cool the tube in order to solidify the bonding metal and to bring together the contacting faces. The appended drawing represents, by way of example, an apparatus allowing implementation of the method according to the invention.
Fig. 1 schematically represents said apparatus imparting to a metal strip a continuous movement in the direction of its length through a shaping zone, a heating zone, a cooler and a rounding device; fig. 2 is a cross section; according to line 2-2 of fig. 1, illustrating an initial stage in the shaping of the strip; fig. 3 is a cross section taken along line 3-3 of FIG. 1, representing the final formation rollers; fig. 4 is a cross section taken along line 4-4 of FIG. 1, showing the formed tube;
fig. 5 is a section taken along line 5-5 of FIG. 1, representing the cooler; fig. 6 is a section taken along line 6-6 of FIG. 1, showing the sizing and rounding rollers; fig. 7 shows an oven through which a series of tubes to be heated can be passed; fig. 8 is an enlarged section taken along line 8-8 of FIG. 7, showing a guide pipe in the oven.
It is seen in fig. 1 that a metal strip 1 is drawn from a supply reel 2 and passes in a longitudinal direction in a shaping train 4, which comprises rollers which shape the strip transversely in a manner to give it in section a hollow shape. The strip is formed around a mandrel 6 (fig. 2) held by a console 8. A connecting metal strip 10 is drawn from a supply reel 11 and introduced into the hollow mandrel 6. Fig. 2 shows an initial stage in the formation of the strip 1, as well as the mandrel and the bonding metal which is inside the hollow mandrel. The strip 1 is preferably of steel and the bonding metal is preferably copper.
It is possible, for example, to use a strip 1 made of steel with a bonding metal consisting of welding, soft or hard; the band can be Monel metal with a suitable bonding metal.
The shaping train can be of any conventional type, but its rollers are grooved so as to give the strip a hollow shape in cross section. The last rollers of the train are shown at 15 and 16 and can be seen in FIG. 3 that the mandrel 6 has an elongated cross section and that the rollers 15 and 16 are provided with a groove so as to form or envelop the metal of the strip giving it in cross section an elongated shape. The tube shown is obtained from a single strip of metal which is rolled or shaped in an arc of approximately 720 degrees, the edges of the strip being bevelled and applied against a part offset from the general surface in the portion middle of the band.
The tube is shown generally in T in FIG. 4, its outer edge being at 17 and its inner edge at 18. The inner and outer layers of the tube are formed so as to be in close contact with where the edges 17 and 18 come into contact with opposite sides of the tube. intermediate part of the strip, can be considered to be the seal. The contact faces between the body of the strip and the edge 18 intersect the inner surface of the tube. The tube thus formed can be guided and held so that the seal is held in the lowest position, or in other words at the lower end of the major axis of the cross section.
Considering fig. 1, it can be seen that the strip and the tube advance continuously; on leaving the shaping train, the tube enters a heating zone. This consists of an enclosure 20 into which it is possible to admit, through a pipe 21, a non-oxidizing or reducing gas. This heating zone is of the electric resistance type and comprises electrodes 22, 23, 24 in the form of rollers and support electrodes also in the form of rollers 25, 26 and 27. The primary winding 33 of a transformer is connected to a suitable source of electric current. One side of the second 28 is connected to the electrode 23 by a conductor 30.
The other side of the secondary is connected to the electrode 22 by a conductor 31 and to the electrode 24 by a conductor 32. By connecting one side of the secondary to the two outer electrodes, the isolation problems of the l are minimized. 'apparatus.
As the tube advances through the heating zone, it is electrically resistor heated to a temperature suitable for melting the bond metal. The molten bond metal descends by gravity to the bottom of the elongated tube and, since the seal is held at the lowermost part, the metal flows between the contacting faces. The molten metal rapidly passes through the entire contact zone between the layers, thus flowing over an arc of 360 by capillary effect. Metal does not flow between the mating faces which intersect the outer surface of the tube at edge 17, as the capillary space ceases at this point.
On leaving the heating zone, the tube enters a cooler designated as a whole at 35. This cooler is of the jacketed type comprising an outer casing 36 and an inner casing 37 in which the tubes move (Fig. 5). The inner liner 37 can be given, in particular over part of its length, a shape suitable for guiding the tube and maintaining the seal at its lower part. However, after the bond metal has solidified, it is no longer necessary to guide the tube into the cooler, but of course it remains held in position in contact with the rollers of the sizing assembly and d. 'rounding.
Cooling water can be circulated between the casings of the cooler, which is introduced through a pipe 40 and discharged through a pipe 41. The gas introduced through the pipe 21 can flow both upward and downward. the bottom, part of the gas burning at the inlet of the heating chamber and part being discharged at the outlet end of the cooler.
With continuous movement the tube then passes through a sizing and rounding assembly referred to generally as 44 and which comprises a series of suitably shaped rollers which grip the tube and transform its elongated cross section into a shape. round. The last rollers are indicated at 45 and 46 and the tube receives a circular or round shape shown in fig. 6. During the treatment just described, the strip successively passes through the shaping train 4, the heating zone, the cooler and the sizing and rounding assembly. The belt can move at a fairly high speed because it is heated quickly by electrical resistance.
The process can however be implemented by separating the heating zone and the cooler from the shaping train and the rounding assembly. Fig. 7 shows at 50 a furnace through which a series of tubes can be passed simultaneously. This furnace is suitably heated to raise the temperature of the tubes and cause the copper they contain to melt. As the tubes exit the furnace, they pass through cooler tubes 53 and thence onto a support 54 after they have been cooled sufficiently to be able to be introduced into the atmosphere without undergoing harmful oxidation.
A non-oxidizing or reducing gas which can escape from the inlet of the furnace and from the outlet of the cooler can be admitted into the furnace via a pipe 55.
The oven has a guide pipe 56 for each tube (Fig. 8). This pipe has in cross section an elongated shape so as to be able to adapt more or less closely to the tube. In the implementation of the process using the furnace 50, the shaping train is separated from the furnace and the tubes which come out of this train are quickly formed and cut into sections.
A series of tubes are passed simultaneously through the furnace 50 which they pass through at a much slower speed than that at which they are formed by the shaping train, but by simultaneously passing a series of tubes through the furnace, can substantially match the overall flow rate of the furnace to that of the shaping train. After the tubes have taken out of the furnace and have been cooled, they can be passed through the rounding assembly 44, which in this case naturally does not need to be in the alignment of the train. conformator.
In any event, the elongated cross-sectional tube can be easily held in hand so that the seal is held in the lowest position. As a result, when the copper strip or wire melts, it can access the contacting faces at the point where said faces intersect the inner surface of the tube. When using the device with the electric resistance heating zone (fig. 1), the electrodes and the support rollers are used to keep the tube in the correct position. When the tubes are then passed through the furnace 50, the respective guide conduits hold the tubes in the proper position.
The seal need not remain in all parts of the length of the tube exactly at the lower end of the major axis of the elongated cross section. It suffices that this seal is kept sufficiently close to the lower part of the tube or, in other words, near the lower end of the major axis, to allow the molten copper to access it and to flow out. thus between the faces in contact.