EP0267080B1 - Dispositif pour la trempe intérieure et extérieure de pièces tubulaires - Google Patents

Dispositif pour la trempe intérieure et extérieure de pièces tubulaires Download PDF

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EP0267080B1
EP0267080B1 EP87402230A EP87402230A EP0267080B1 EP 0267080 B1 EP0267080 B1 EP 0267080B1 EP 87402230 A EP87402230 A EP 87402230A EP 87402230 A EP87402230 A EP 87402230A EP 0267080 B1 EP0267080 B1 EP 0267080B1
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tube
pressure
rings
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/63—Quenching devices for bath quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/085—Cooling or quenching

Definitions

  • the present invention proposes to produce a quenching device providing a quenching quality greater than that obtained with the various existing systems.
  • the quenching liquid is injected into the tube by the retractable lance preferably in the direction of movement of the latter in the overflow tank.
  • a series of secondary quenching rings supplied with quenching liquid under high pressure is optionally provided in the overflow tank, the rings being used to enhance the external quenching effect as a function, in particular, of the grade, diameter and thickness of the tubes to be quenched.
  • the primary quenching rings are put into service in a clocked fashion, from downstream to upstream, considering the direction of movement of the tube in the device, as the penetration of the latter into the spillway.
  • the quenching device which is the subject of this invention comprises a series of primary quenching rings 12a, 12b, 12c, 12d through which the tube T to be quenched passes, moving on guide rollers. 10, in a known manner.
  • These outer primary quenching rings can be of any type, for example tangential or lip.
  • the device comprises a weir tank 14 containing the quenching liquid, through which these tubes T are moved, the length of the tank 14 being greater than that of a tube T to be quenched.
  • the level of the quenching liquid (for example water) is kept constant by means of a regulation system of the conventional type actuated by the top 50 'and bottom 50 floats.
  • a control system is provided, for example by photoelectric cell, for the opening of the valve 36 and the commissioning of the inlet ring 16.
  • the orifice of the overflow tank 14 comprises two inlet rings 38 and 40.
  • the ring 38 is a fixed high pressure ring and the ring 40 is of the high pressure type, the diameter is adjustable according to that of the tubes to be quenched.
  • the rings 38 and 40 are supplied under high pressure by a pipe 42.
  • FIG. 2 an exemplary non-limiting embodiment of the system ensuring the opening and closing of the valve 36 ensuring the closing of the orifice is shown.
  • the system essentially comprises a jack 46 actuating a set of articulated connecting rods 48 at the end of which pivots the valve 36.
  • a seal system such as 44 provides sealing.
  • means for carrying out the internal quenching under pressure of the tube T passing through the tank consist of a retractable lance 22 introduced across the tube T to inject the liquid therein high pressure quenching and even tually, a plurality of high pressure secondary quenching rings 18 and stirring blades such as 28.
  • FIG. 1 there is shown schematically at 24 the system provided by the invention for ensuring the withdrawal and shifting of the lance when leaving the tube T having undergone internal quenching and external quenching.
  • the lance 22 is arranged so that the quenching liquid is injected into the bore of the tube T 'in the direction of advancement of the latter through the overflow tank 14.
  • the overflow tank 14 there is a series of inclined rollers 10' in the latter, similar to the outer rollers 10, and upper guide rollers 20, to limit the risk of bending. of the tube.
  • the lower rollers 10, 10 ′ and the upper guide rollers 20 are covered with an appropriate coating making it possible to avoid marking the tubes.
  • the device further comprises a recovery channel 26 with settling tanks and filtration system 30 and purification 32.
  • the quenching liquid to be recycled is stored in a tank 34 from which a recovery and pressure recovery circuit 58 ensures on the one hand the low pressure supply of the overflow tank 14 and, on the other hand, the high pressure supply of the primary quenching rings 12a, 12b, 12c and 12d, of the inlet ring or rings 16, 38, 40 of the possible secondary rings 18 and of the lance 22.
  • a tube T supported by the guide rollers 10 is present at the inlet of the primary quenching rings 12a, 12b, 12c, 12d, it passes through these rings and it obscures the cell of the control provided at the inlet 52 of the overflow tank 14 which triggers the opening of the valve 36 and the commissioning of the high-pressure high-pressure inlet ring 16 (or similar rings 38, 40 in FIG. 2).
  • the tube enters the tank 14 at a speed of between 1 and 3 m / sec.
  • the quenching liquid for example water, penetrates into the tube T 'under the effect of the pressure due to the height of the liquid (adjustable) in the overflow tank and the lance 22 and, depending on the grade , the diameter and the thickness of the tube to be quenched, optionally the secondary quenching rings 18 are used (to reinforce the efficiency of the external quenching).
  • the internal quenching may be faster than the external quenching.
  • the invention provides for a clocked operation of the primary rings from downstream to upstream (from 12a to 12b, 12c and 12d) as the tube enters the tank 14.
  • the number of primary rings 12a, 12b, 12c and 12d is determined according to the most unfavorable case of internal quenching speed compared to the external quenching in the overflow tank 14.
  • the mixing blades, or the like, 28, provided in the overflow tank 14 improve the heat exchange and the quality of the quenching. Furthermore, the length of the tank 14 makes it possible to perform a certain back and forth by turning the tube T 'in the tank, which promotes the homogeneity of the quenching during the final phase thereof, once the tube completely entered in the overflow tank.

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Description

  • Cette invention concerne un dispositif destiné à assurer la trempe intérieure et extérieure des pièces métalliques tubulaires et plus particulièrement des tubes en acier. On sait que dans la production des tubes en acier, la trempe constitue un élément qualitatif particulièrement important et qu'elle pose un certain nombre de problèmes techniques difficiles à résoudre. Parmi ces problèmes, on peut citer notamment :
    • a) l'obtention d'une bonne homogénéité entre la trempe intérieure et la trempe extérieure ;
    • b) l'obtention d'une déformation minimale pendant la trempe ;
    • c) la réalisation d'un excellent état de surface.
  • D'une façon générale, les installations de trempe de produits tubulaires métalliques actuellement réalisées ne permettent pas de résoudre de façon satisfaisante l'ensemble de ces problèmes techniques. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de trempe apportant une qualité de trempe supérieure à celle obtenue avec les différents systèmes existants.
  • En conséquence, cette invention concerne un dispositif de trempe intérieure et extérieure de pièces tubulaires, notamment de tubes en acier comprenant successivement dans le sens de l'avancement des tubes:
    • - une série d'anneaux de trempe primaire;
    • - un bac déversoir rempli du liquide de trempe et comportant un orifice d'entrée pour le tube à tremper, cet orifice étant pourvu d'un clapet d'obturation étanche et d'au moins un anneau de trempe à haute pression;
    • - une pluralité de rouleaux et de galets de guidage disposés dans le bac déversoir pour le cheminement en tournant du tube traversant ledit bac;
    • - une lance rétractable introduite dans l'alésage dudit tube et alimentée en liquide de trempe sous pression;
    • - des moyens assurant la récupération du liquide évacué du bac déversoir, sa filtration, sa reprise et sa remontée en pression pour, d'une part l'alimentation du bac et pour, d'autre part, l'alimentation sous haute pression des anneaux de trempe et de ladite lance de trempe interne sous pression.
  • Selon une caractéristique de cette invention, le liquide de trempe est injecté dans le tube par la lance rétractable de préférence dans la direction du déplacement de ce dernier dans le bac déversoir.
  • Selon une autre caractéristique de cette invention, on prévoit éventuellement dans le bac déversoir une série d'anneaux de trempe secondaire alimentés en liquide de trempe sous haute pression, les anneaux étant utilisés pour renforcer l'effet de trempe extérieure en fonction, notamment, de la nuance, du diamètre et de l'épaisseur des tubes à tremper.
  • Selon une autre caractéristique de cette invention, pour éviter tout risque de trempe intérieure plus rapide que la trempe extérieure, on met en service de façon cadencée les anneaux de trempe primaire, de l'aval vers l'amont en considérant le sens du déplacement du tube dans le dispositif, au fur et à mesure de la pénétration de ce dernier dans le bac déversoir.
  • D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins :
    • La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale et en coupe longitudinale d'un dispositif de trempe selon cette invention ;
    • La figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie, montrant l'orifice d'entrée du bac déversoir, et ;
    • La figure 3 illustre un exemple d'utilisation de la lance assurant la trempe intérieure sous pression.
  • En se référant aux dessins, on voit que le dispositif de trempe objet de cette invention comprend une série d'anneaux de trempe primaire 12a, 12b, 12c, 12d au travers desquels passe le tube T à tremper, se déplaçant sur des rouleaux de guidage 10, de manière connue. Ces anneaux de trempe primaire extérieure peuvent être de tout type comme par exemple tangentiel ou à lèvre.
  • A la suite de cette série d'anneaux de trempe primaire, dans le sens de l'avancement des tubes T, le dispositif comporte un bac déversoir 14 contenant le liquide de trempe, au travers duquel ces tubes T sont déplacés, la longueur du bac 14 étant supérieure à celle d'un tube T à tremper. Le niveau du liquide de trempe (par exemple de l'eau) est maintenu constant à l'aide d'un système de régulation de type classique actionné par les flotteurs haut 50' et bas 50.
  • A l'entrée du bac déversoir 14, on prévoit au moins un anneau de trempe haute pression et grand débit 16 et un clapet 36 assurant l'obturation étanche de l'orifice d'entrée du tube T dans le bac. On prévoit un système de commande, par exemple par cellule photoélectrique, de l'ouverture du clapet 36 et de la mise en service de l'anneau d'entrée 16.
  • Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, l'orifice du bac déversoir 14 comporte deux anneaux d'entrée 38 et 40. L'anneau 38 est un anneau haute pression fixe et l'anneau 40 est du type haute pression dont le diamètre est réglable en fonction de celui des tubes à tremper. Les anneaux 38 et 40 sont alimentés sous haute pression par une conduite 42. Sur cette figure 2, on a représenté un exemple de réalisation non limitatif du système assurant l'ouverture et la fermeture du clapet 36 assurant l'obturation de l'orifice d'entrée 52 du bac 14. Le système comprend essentiellement un vérin 46 actionnant un ensemble de bielles articulées 48 à l'ex- trêmité duquel pivote le clapet 36. Un système de joint tel que 44 assure l'étanchéité.
  • Dans le bac déversoir 14, on prévoit en outre : des moyens pour réaliser la trempe interne sous pression du tube T traversant le bac, sur le dessin ces moyens sont constitués par une lance rétractable 22 introduite en travers du tube T pour y injecter le liquide de trempe sous haute pression et, éventuellement, une pluralité d'anneaux de trempe secondaire sous haute pression 18 et des pales de brassage telles que 28.
  • Sur la figure 1, on a schématisé en 24 le système prévu par l'invention pour assurer le retrait et le ripage de la lance lors de la sortie du tube T ayant subi la trempe interne et le trempe externe. De préférence (figure 3) la lance 22 est disposée de manière que le liquide de trempe soit injecté dans l'alesage du tube T' dans la direction de l'avancement de ce dernier au travers du bac déversoir 14.
  • Pour obtenir un cheminement en tournant du tube T' au travers du bac déversoir 14, on dispose dans ce dernier une série de rouleaux inclinés 10', similaires aux rouleaux extérieurs 10, et des galets de guidage supérieurs 20, pour limiter le risque de cintrage du tube. De préférence, les rouleaux inférieurs 10, 10' et les galets de guidage supérieurs 20 sont recouverts d'un revêtement approprié permettant d'éviter le marquage des tubes.
  • Le dispositif comporte en outre un caniveau de récupération 26 avec bacs de décantation et système de filtration 30 et d'épuration 32. Le liquide de trempe à recycler est stocké dans un bac 34 à partir duquel un circuit de reprise et de remontée en pression 58 assure d'une part l'alimentation basse pression du bac déversoir 14 et, d'autre part, l'alimentation haute pression des anneaux de trempe primaire 12a, 12b, 12c et 12d, du ou des anneaux d'entrée 16, 38, 40 des éventuels anneaux secondaires 18 et de la lance 22.
  • Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Un tube T supporte par les rouleaux de guidage 10 se présente à l'entrée des anneaux de trempe primaire 12a, 12b, 12c, 12d, il traverse ces anneaux et il occulte la cellule du système de commande prévu à l'entrée 52 du bac déversoir 14 qui déclenche l'ouverture du clapet 36 et la mise en service de l'anneau d'entrée haute pression grand débit 16 (ou des anneaux similaires 38, 40 figure 2). De préférence, le tube pénètre dans le bac 14 à une vitesse comprise entre 1 et 3 m/sec.
  • Le liquide de trempe, par exemple de l'eau, pônè- tre dans le tube T' sous l'effet de la pression due à la hauteur du liquide (réglable) dans le bac déversoir et de la lance 22 et, selon la nuance, le diamètre et l'épaisseur du tube à tremper, on utilise éventuellement les anneaux de trempe secondaire 18 (pour renforcer l'efficacité de la trempe extérieure).
  • Etant donné que la vitesse de pénétration de l'eau à l'intérieur du tube T' est supérieure à la vitesse de pénétration du tube dans le bac déversoir 14, la trempe intérieure risque d'être plus rapide que la trempe extérieure.
  • Pour éviter cet inconvénient, l'invention prévoit un fonctionnement cadencé des anneaux primaires de l'aval vers l'amont (de 12a vers 12b, 12c et 12d) au fur et à mesure de la pénétration du tube dans le bac 14. Selon l'invention, le nombre d'anneaux primaires 12a, 12b, 12c et 12d est déterminé suivant le cas le plus défavorable de vitesse de trempe intérieure par rapport à la trempe extérieure dans le bac déversoir 14.
  • Les pales de brassage, ou similaires, 28, prévues dans le bac déversoir 14 améliorent l'échange thermique et la qualité de la trempe. Par ailleurs, la longuer du bac 14 permet de réaliser un certain va et vient en tournant du tube T' dans le bac, ce qui favorise l'homogénéité de la trempe pendant la phase finale de celle-ci, une fois le tube entré complètement dans le bac déversoir.
  • Après trempe interne et externe, la sortie du tube peut s'effectuer :
    • - soit par l'orifice d'entrée 52 du bac en ramenant le tube T' en arrière sur le train de rouleaux 10',
    • - soit par le dessus du bac 14, à l'aide de bras de manutention ou équivalent,
    • - soit par un orifice de sortie 54 prévu en regard de l'orifice d'entrée 52, après retrait de la lance 22 cet orifice de sortie 54 étant muni d'un clapet d'obturation 56 similaire du clapet 36.

Claims (8)

1. Dispositif destiné à assurer la trempe intérieure et extérieure de pièces métalliques tubulaires et plus particulièrement de tubes en acier comprenant successivement dans le sens de l'avancement des pièces :
- une série d'anneaux de trempe primaire (12a, 12b, 12c, 12d);
- un bac déversoir (14) rempli du liquide de trempe et comprenant un orifice d'entrée (52) pour le tube à tremper, cet orifice étant pourvu d'un clapet d'obturation étanche (36) et d'au moins un anneau de trempe à haute pression (16);
- une pluralité de rouleaux (10') et de galets de guidage (20) disposés dans le bac déversoir pour le cheminement en tournant du tube (T') traversant ledit bac;
- une lance rétractable (22) introduite dans l'alésage dudit tube et alimentée en liquide de trempe sous pression.
- des moyens (26, 30, 32, 34, 58) assurant la récupération du liquide évacué du bac déversoir, sa filtration, sa reprise et sa remontée en pression pour, d'une part l'alimentation du bac et pour, d'autre part, l'alimentation sous haute pression des anneaux de trempe et de ladite lance de trempe interne sous pression.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la lance rétractable de trempe interne sous pression est alimentée en liquide de trempe dans la direction du déplacement du tube au travers du bac (14).
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on prévoit dans le bac déversoir (14) une série d'anneaux de trempe secondaire (18) alimentés en liquide de trempe sous haute pression.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, à l'entrée (52) du bac déversoir (14) on prévoit deux anneaux d'entrée: un anneau haute pression (38) fixe et un anneau haute pression (40) dont le diamètre et réglable en fonction de celui des tubes à tremper.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les rouleaux (10, 10') et les galets (20) entre lesquels se déplacent les tubes sont recouverts d'un revêtement permettant d'éviter tout marquage des tubes.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un système de manutention pour réaliser la sortie du tube par le dessus du bac déversoir (14).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un orifice de sortie (54) dans la paroi du bac (14) opposée, et en regard de celle munie de l'orifice d'entrée (52), cet orifice de sortie (54) étant muni d'un clapet d'obturation (56).
EP87402230A 1986-10-22 1987-10-07 Dispositif pour la trempe intérieure et extérieure de pièces tubulaires Expired - Lifetime EP0267080B1 (fr)

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EP0267080A1 EP0267080A1 (fr) 1988-05-11
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DE (2) DE3766072D1 (fr)
ES (1) ES2002086B3 (fr)
FR (1) FR2605645B1 (fr)
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