EP0489881A1 - Procede de fabrication de tubes canneles. - Google Patents

Procede de fabrication de tubes canneles.

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EP0489881A1
EP0489881A1 EP91911792A EP91911792A EP0489881A1 EP 0489881 A1 EP0489881 A1 EP 0489881A1 EP 91911792 A EP91911792 A EP 91911792A EP 91911792 A EP91911792 A EP 91911792A EP 0489881 A1 EP0489881 A1 EP 0489881A1
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EP
European Patent Office
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strip
cylinders
grooves
welding
pair
Prior art date
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EP91911792A
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German (de)
English (en)
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EP0489881B1 (fr
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Pascal Gerard
Pierre Gili
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Valinox SARL
Original Assignee
Valinox SARL
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Publication date
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Publication of EP0489881B1 publication Critical patent/EP0489881B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0803—Making tubes with welded or soldered seams the tubes having a special shape, e.g. polygonal tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/083—Supply, or operations combined with supply, of strip material

Definitions

  • the process which is the subject of the invention relates to the manufacture of caned metal tubes, used principally but not exclusively in heat exchangers, in order to improve the conditions of heat transfer and therefore the thermal efficiency, all other things being equal. , while having the necessary characteristics of corrosion resistance and mechanical resistance.
  • It consists in producing a very long tube, fluted on at least one face, in a metal or alloy belonging to the group comprising stainless or refractory steels, titanium or titanium alloys, alloys having in their composition in elements of alloy combined at least 40% by weight of one or more of the following metals: Cr, Ni, Mo, Co, Ta Nb, Ti, Zr, Al and Hf.
  • a strip of a metal or alloy of the group thus defined and of rectangular section is subjected continuously to the following successive operations: engagement of the strip through a first guide means along a transformation axis, then passage through at least one pair of cylinders, at least one of which comprises a set of grooves, the tightening of these cylinders being sufficient to form corresponding grooves on the strip, an area of non-grooved margin being reserved in the vicinity of each of the two lateral edges, then engagement of the grooved strip through bending means which bend it transversely until it has a generally circular cross-section, the lateral edges thus being brought closer to each other, then passing to the right of the welding means which carry out the welding to one another of the two edges of the strip, continuously, then passing to the right of cutting means which cut The tube in sections of determined length.
  • the first guide means comprises a pair of cylinders between which the metal strip is engaged, one of these cylinders having guide flanges between which passes the strip, the distance between these flanges being equal to the width of the strip with a low clearance and their height being substantially equal to the thickness of the strip so that, the two cylinders being brought towards each other, the passage section between the cylinders is substantially equal to the section of the strip and ensures thus precise guiding of this strip along the transformation axis.
  • the metal strip When it is proposed to groove the metal strip on both sides, it is passed through at least one pair of cylinders, one of which has a set of raised grooves and the other a corresponding set of hollow grooves.
  • these grooves on the cylinders are of revolution so as to produce corrugations parallel to the transformation axis.
  • the metal strip When it is proposed to groove the metal strip on only one of its two faces, it is passed through at least one pair of cylinders, one of which has a straight generator Line parallel to its axis of revolution and The other a fluted generator. Preferably, these grooves are of revolution. Preferably also, to produce grooves on one. single side of a metal strip, this is passed through at least two and advantageously 3 to 4 pairs of reduction cylinders each comprising a grooved cylinder.
  • the clamping pressure of the pair or pairs of groove forming cylinders is adjusted so as to obtain, after forming the grooves, a determined thickness and width of the strip. He can be thus interesting to work at constant bandwidth, which allows on the same tube to produce, without modifying the setting on the line of the bending and welding means, at regular intervals of the parts of smooth tubes, that is to say say without grooves, having the same outside diameter as the tube in its grooved part, this by spreading the grooved cylinders at regular time intervals for a given duration, the strip then being able to freely deflect.
  • Such Smooth parts of the same outside diameter as the grooved parts and located at the ends of the tubes after the cut to length thereof can be useful for mounting or assembling the cane tubes on a tubular plate for example a heat exchanger plate. heat.
  • the metal strip is passed through an additional pair of cylinders. at least one of which is caneLé and at least one of which is provided with lateral guide flanges whose spacing corresponds to the width of the fluted strip, with little play.
  • the height of these guide flanges is determined for that, coming into abutment against the opposite cylinder, the passage width is such that the profile of the grooves formed on the strip corresponds to that of the grooves of the corresponding cylinder (s).
  • shoulders of determined height are produced on each side of the grooved zone of a cylinder of said pair of guide cylinders, over the width of the margin zone, to give this margin zone the targeted thickness. .
  • the or the grooved cylinder (s) used (s) have (s) grooves inclined relative to the generatrices of any angle less than or equal to ninety degrees.
  • the latter undergoes forming of the two margin zones by passing between rollers to give each of them a determined curvature for welding.
  • the general bending of the fluted strip is advantageously carried out by means of forming rollers, of convex or concave generators which bend the strip transversely in passing, the final bending being able to be carried out through a die, or by rollers with circular grooves.
  • the two edges of the metal strip are preferably chosen from the group comprising: arc welding in a neutral atmosphere with consumable or non-consumable electrode.
  • at least one heat treatment is carried out continuously, after welding, of the cane tube and before or after parting off, depending on the nature of the metal or alloy of the strip.
  • Figure 1 is a general diagram of the method of producing grooved tubes according to the invention.
  • FIG. 3 represents a pair of barbed cylinders for implementing the method according to the invention.
  • FIG. 4 represents, enlarged, the grooves of the cylinders of FIG. 3.
  • Figure 5 shows, enlarged, the grooves of a pair of guide cylinders for the implementation of the following method the invention.
  • FIG. 6 represents the means for bending the grooved strip for implementing the method according to the invention.
  • FIG. 7 represents the welding means making it possible to obtain a tube caneLé by the method according to the invention.
  • FIG. 8 schematically represents a rolling mill with 6 pairs of cylinders for producing, by the method according to the invention, a roded tube on one side.
  • Figure 9 is a schematic view of a means for forming the margin areas of a fluted strip by the method according to the invention.
  • Example 1 The method according to the invention is implemented to produce a fluted tube on both sides, in the form of a set of corrugations parallel to its axis, from a strip, wound in a reel, of type 304L stainless steel (AISI) corresponding to AFNOR Z2CN18-10 standard.
  • AISI type 304L stainless steel
  • FIG 1 is an overall diagram, not detailed, showing the successive stages of the process.
  • the metal strip 1, wound, is mounted on an unwinding device, not shown, which enables its end to be engaged along arrow F1 along the axis of transformation Xo-Xo.
  • the strip 1 first engages in a rolling mill 2 comprising three pairs of cylinders 3, 10, 13 in series.
  • the first pair 3, of guide, comprises smooth cylinders 4, 5 which are shown enlarged in FIG. 2 in the plane of which are their axes X1 - X1 and X2 - X2.
  • the upper cylinder 5 has a smooth generator parallel to its axis X2 - X2; the lower cylinder 4, also smooth, has at each end a circular rim 6, 7, of radial height "e" relative to the generator 9 parallel to the axis X1 - X1.
  • This height “e” is substantially equal to the thickness of the strip to be laminated and the internal spacing "11" of the flanges 6, 7 is substantially equal to The width of the strip, increased by a minimum clearance.
  • the spacing of the cylinders 4, 5 is preferably adjusted so that the flanges 6, 7 come to bear against the cylinder 5.
  • the second pair of cylinders 10 comprises, as shown in FIG. 3, two canned cylinders 11 and 12 whose axes X3-X3, X4-X4 are in the plane of this figure 3.
  • the lower cylinder 11 is canneLé hollow and the upper cylinder 12 in relief.
  • Figure 4 shows, enlarged and in section, the working generators of the cylinders 11, 12 over a small part of their length. This FIG.
  • the clamping pressure of the cylinders is adjusted, for example, so as to keep the width of the strip constant and the production of the double grooves is accompanied by a reduction in the thickness of the strip and by a slight increase in length.
  • the passage of the strip 1 through the last pair 13 of cylinders 14, 15 makes it possible to complete the production of the splines and at the same time ensures the guidance of the fluted strip 1.
  • Figure 5, similar to Figure 4, shows in section a fraction of the length of the grooved generators of the cylinders 14, 15 engaged on the strip 1 to give it its final profile and regular thickness. We see the margin zone 17, adjacent to the rim 16, as well as the shoulder 16-1 which makes it possible to control the thickness of this margin zone.
  • a similar margin zone is produced in the vicinity of the opposite edge of the strip, not shown, thanks to a second rim and a second shoulder of the same dimensions.
  • the internal spacing of these flanges is determined to allow the passage of the grooved strip 1 with little play to ensure satisfactory guidance.
  • the fluted strip is bent by means of initial bending means 18, 19 and 20 followed by a final bending means 21, as indicated in FIG. 1. These means are shown more precisely in their principle in FIG. 6 on which each of these means, represented along the Xo-Xo transformation axis, has undergone a 90 ° rotation to reveal its mode of action on the fluted metal strip 1.
  • the means 18 is a roller, with a convex generator 18-1, against which abuts The face of the grooved strip 1 which will become the inner face of the tube.
  • the means 19 is a roller, with a concave generator 19-1 which bears against the face of the strip which will become the outer wall of the tube.
  • the die 21 makes it possible to give the fluted strip 1 the desired circular section to make a tube of which the two edges are in contact with one another, this die being able to be replaced by a pair of rollers with circular grooves.
  • a welding means 22 indicated purely schematically.
  • This welding means can be any welding means making it possible to produce a continuous sealed weld.
  • Arc welding can be used in particular in a neutral atmosphere using a consumable or non-consumable electrode (MIG or TIG process).
  • MIG or TIG process a consumable or non-consumable electrode
  • a mandrel not shown, can if necessary be placed inside the tube in line with the welding area and connected upstream to an external support means, not shown.
  • This mandrel provides protection of the weld inside the tube by means of scanning the welding area with a neutral gas. Beyond the welding area, the welded tube is driven along arrow F2 by drive means not shown towards cutting means also not shown.
  • continuous heat treatment means can be used to give the grooved and welded tube 1 particular characteristics.
  • a tube caned on both sides is produced by the method thus described from a strip of stainless steel Z2 CN 18-10 109.5 mm wide and 0.7 mm thick. thickness. After forming the grooves, the thickness of the strip is reduced to 0.62 mm. The overall thickness of the strip, including grooves, reaching 1.58 mm. This strip has 34 undulations and on each side, a margin zone of 2 mm wide. After bending and welding, a tube with an overall outside diameter of 35 mm is obtained.
  • EXAMPLE 2 The method according to the invention is implemented for the production of a cane tube, only on the outer face.
  • a strip wound in a 430 Ti stainless steel coil (AISI) is used, corresponding to the AFNOR Z2 CT18 standard.
  • This strip must have a thickness greater than that which would be necessary for double grooves, of the same height, forming corrugations, because in the case of the present example, the height of the grooves is taken in the thickness of the strip.
  • the rolling mill used has 6 pairs of rolls instead of 3 as shown in the diagram in FIG. 8.
  • the rolled metal strip 2 is mounted on an unwinding device, not shown, which enables its end to be engaged in the first pair of rollers 32 of the rolling mill 31.
  • This first guide pair comprises smooth rolls having the same characteristics as the rolls 4 and 5 of the first guide pair 3 of FIG. 1.
  • the next four pairs of cylinders 33, 34 35, 36 each have a smooth upper cylinder and a grooved lower cylinder.
  • the width of the grooved zone is determined in the same way as that of the grooved zone of the cylinder 11 of FIGS. 3 and 4 in order to preserve on each side of the metal strip an area of non-grooved margin.
  • the profile of the grooves and the tightening of each pair of cylinders are determined so that, at the outlet of pair 36, the grooved strip has reached dimensions very close to the final dimensions targeted.
  • the last pair of cylinders 37 plays the role of guiding pair in the direction of the means for bending and then welding the strip like the pair of cylinders 13 -10- of Figure 1.
  • the lower cylinder of this pair 37 is grooved in a similar manner to that shown for The lower cylinder 14 in Figure 5.
  • this lower cylinder of pair 37 has , on each side of the canneLée zone, a margin zone which extends to a guide rim, similar to the rim 16 of FIG. 5 and a shoulder, similar to the shoulder 16-1 which allows, in cooperation With the Smooth upper cylinder, control the thickness of the margin area.
  • the initial and final bending operations then welding are carried out by means similar to those used in the case of Example 1. Additional means, after welding, can be used to ensure the tension of the strip in particularly during bending and then welding, as well as to calibrate it and heat treat it, if necessary, before the final cutting to the desired length.
  • a roded tube is produced on the single side using the method thus described, from a strip of Z2 CT 18 steel 108 mm wide and 1.75 mm thick.
  • the canneLée strip obtained has an overall thickness of 1.75 mm and a groove depth of 0.65 mm.
  • the elongation which depends mainly on the section of the grooves, reaches, in the case of the present example, about 30%.
  • the bending is carried out so that the smooth face of the strip is inside the tube and therefore the canneLée face outside. For this, it suffices to put the smooth face of the strip in abutment against the roller with convex generator 18.1 of the bending means 18, the cane face then coming into abutment against the concave generator 19.1 of the bending means 19.
  • FIG. 9 shows such a means 38 that one can have upstream of the initial bending means 18.
  • this means comprises two pairs of rollers, arranged so as to be crossed each by a zone of margin of a grooved strip such as 1.
  • Each pair of rollers comprises a roller with a convex generator 39, 41 and the other with a concave generator 40, 42 so as to curl the edges of the hollow band on the side which will close the internal face of the tube
  • the radius of curvature being substantially equal to the radius of the tube to be formed.
  • the metal strip is fluted by the method according to the present invention by adjusting the tightening of the pair or pairs of flute forming cylinders so as to keep the strip strip a constant width, equal to the initial width.
  • This or these pairs of cylinders are equipped with adjustment means, connected to remote control means, for example computerized, making it possible to perform, in a cyclic, perfectly reproducible manner, at determined time intervals, the following operations at the level of each pair of cylinders: spacing of the cylinders to interrupt any permanent deformation of the strip, keeping the cylinders apart for a precisely determined time, bringing the cylinders closer together to resume grooving with a degree of tightening identical to that which was achieved before the start of the cycle.
  • a batch of Z2CT18 type steel tubes for a heat exchanger is produced.
  • These tubes 4m long and 35mm in outside diameter, have a wall of about 0.65mm thick and comprising grooves made on a strip 113mm wide by means of a rolling mill with two grooving cages such as as that of FIG. 1, the cages 10 and 13 of which provide the grooving.
  • Each of these cages is provided with adjustment means allowing, thanks to appropriate control means to carry out a sufficient spacing of the cylinders, of the order of 3 mm, in approximately 1 second and the return to the initial tightening at the same time. Maintaining 8 seconds in the open position allows for a non-grooved area of approximately 500 mm long.
  • the duration of the 8-second cycle corresponds to the passage of a strip length of approximately 500 mm.
  • the computerized control means make it possible to execute this cycle at time intervals such as, after rolling and welding the strip.
  • the centers of the non-fluted areas of the tube obtained are approximately at a distance from each other of about 4 m. It is thus possible to cut the tube at these media in order to have sections of 4 meters each comprising a non-grooved zone at each end of approximately 150 mm long.
  • the computerized control means make it possible to shift the spacing cycle and then to tighten each pair of cylinders so that, in the case for example of FIG. 1, The pair of cylinders 13 does not start to move apart until L 'instant when The beginning of the zone comprising a reduction in the height of the grooves made at the level of the pair of cylinders 10 engages in this rolling mill.
  • a fixed spacing comprising, like the first guide pair 3, smooth cylinders, one of the two cylinders being provided with guide flanges.
  • the distance between these flanges and their height is determined so that the transverse play is small in order to ensure proper guidance, when the other cages are spaced apart, the fixed spacing of the cylinders allowing passage without deformation of the fluted or non-fluted zones .

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Abstract

Le procédé concerne la réalisation de tubes métalliques cannelés utilisés principalement mais non exclusivement pour la réalisation d'échangeurs de chaleur grâce à leur aptitude particulière aux transferts de chaleur. Il consiste à mettre en oeuvre une bande métallique en un métal ou alliage inoxydable ou réfractaire, bande qui subit en continu un laminage pour la canneler, suivi d'un cintrage et d'un soudage.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES CANNELES
Le procédé qui fait L'objet de L'invention concerne La fabrication de tubes métalLiques canneLés, utilisés principaLement mais non exclusivement dans les échangeurs de chaleur, afin d'améliorer Les conditions de transfert thermique et donc le rendement thermique, toutes choses égales par ailleurs, tout en ayant Les caractéristiques nécessaires de tenue à La corrosion et de résistance mécanique.
On utilise habituellement, pour réaliser ces échangeurs de chaleur, des tubes de section circulaire en nuances d'acier inoxydable convenables ou en aciers réfractaires ou en métaux ou alliages réfractaires ou spéciaux dont la conductivité thermique est souvent médiocre. On constate que les échanges de chaleur entre les fluides contenus dans les tubes et ceux qui circulent autour de ceux-ci sont limités par plusieurs facteurs tels que notamment turbulence insuffisante des fluides, dépôts solides formés sur Les parois des tubes et couches d'oxyde développées sur ces parois.
On connaît la possibilité d'accroître ces échanges en utilisant des tubes cannelés. Ces cannelures augmentent la surface d'échange pour un diamètre de tube donné et en même temps réduisent La résistance thermique de contact entre Les fluides et la paroi du tube grâce à la création d'une turbulence qui empêche la formation d'une couche de fluide plus ou moins statique au contact de cette paroi.
On connaît différents moyens permettant de réaliser des tubes cannelés pour de telles applications.
On peut en particulier canneler des tubes lisses de section circulaire, sans soudures ou soudés, au moyen de filières d'étirage adaptées.
Ces opérations sont cependant difficiles à réaliser, en particulier dans le cas des aciers inoxydables ou réfractaires qui ont une relativement médiocre aptitude à l'étirage à froid. Il est souvent nécessaire d'effectuer plusieurs opérations d'étirage successives, avec lubrification, opérations qui se prêtent difficilement à La réalisation de tubes canneLés de grande longueur unitaire et avec des profils de cannelures suffisamment profonds, Le coût de fabrication étant toujours très élevé.
On a recherché La possibilité de réaliser des tubes pour échangeurs de température, cannelés sur une ou deux faces, de longueur unitaire pouvant atteindre une dizaine de mètres ou davantage ayant des cannelures pouvant être relativement profondes par un procédé continu permettant de réaliser plusieurs tronçons de tubes d'une telle longueur unitaire à partir d'un même tube. On a recherché aussi la possibilité d'éviter Les traitements thermiques intermédiaires pendant la formation des cannelures et aussi La possibilité d'obtenir des dimensions très précises en ce qui concerne la profondeur des cannelures, leur profil, leur pas, L'épaisseur de paroi du tube et sa rectitude.
Le procédé qui fait L'objet de L'invention permet d'atteindre ces résultats.
Il consiste à réaliser un tube de grande longueur, cannelé sur au moins une face, en un métal ou aLliage appartenant au groupe comprenant Les aciers inoxydabLes ou réfractaires, le titane ou Les alliages de titane, les alliages ayant dans leur composition en éléments d'alliage cumulés au moins 40 % en poids d'un ou plusieurs des métaux suivants : Cr, Ni, Mo, Co, Ta Nb, Ti, Zr, Al et Hf. Selon ce procédé, on soumet, de façon continue, une bande d'un métal ou alliage du groupe ainsi défini et de section rectangulaire aux opérations successives suivantes : engagement de la bande à travers un premier moyen de guidage suivant un axe de transformation, puis passage à travers au-moins une paire de cylindres dont au moins l'un comporte un ensemble de cannelures, le serrage de ces cylindres étant suffisant pour former des cannelures correspondantes sur la bande, une zone de marge non cannelée étant réservée au voisinage de chacun des deux bords Latéraux, puis engagement de la bande cannelée à travers des moyens de cintrage qui la recourbent transversalement jusqu'à lui donner une section de forme générale circulaire, les bords latéraux étant ainsi rapprochés l'un de L'autre, puis passage au droit de moyens de soudage qui réalisent le soudage l'un à l'autre des deux bords de La bande, en continu, puis passage au droit de moyens de tronçonnage qui sectionnent Le tube en tronçons de Longueur déterminée.
De préférence. Le premier moyen de guidage comporte une paire de cylindres entre lesquels la bande métallique est engagée, L'un de ces cylindres comportant des rebords de guidage entre Lesquels passe La bande, La distance entre ces rebords étant égale à la Largeur de la bande avec un faible jeu et leur hauteur étant sensiblement égale à l'épaisseur de la bande de façon que, les deux cylindres étant rapprochés L'un de l'autre, la section de passage entre les cylindres soit sensiblement égale à La section de la bande et assure ainsi un guidage précis de cette bande suivant l'axe de transformation.
Lorsqu'on se propose de canneler la bande métallique sur les deux faces, on la fait passer à travers au moins une paire de cylindres dont L'un comporte un ensemble de cannelures en relief et l'autre un ensemble correspondant de cannelures en creux.
De préférence, ces cannelures sur les cylindres sont de révolution de façon à réaliser des ondulations parallèles à L'axe de transformation.
Lorsqu'on se propose de canneler la bande métallique sur L'une de ses deux faces seulement on La fait passer à travers au moins une paire de cylindres dont l'un comporte une génératrice recti Ligne parallèle à son axe de révolution et L'autre une génératrice cannelée. De préférence, ces cannelures sont de révolution. De préférence également, pour réaliser des cannelures sur une. seule face d'une bande métallique, on fait passer celle-ci à travers au moins deux et avantageusement 3 à 4 paires de cylindres de réduction comportant chacune un cylindre cannelé.
La pression de serrage de la ou des paires de cylindres de formage des cannelures est réglée de façon à obtenir après formage des cannelures une épaisseur et une largeur déterminées de La bande. IL peut être ainsi intéressant de travailler à Largeur de bande constante, ce qui permet sur le même tube de produire, sans modifier le réglage sur La ligne des moyens de cintrage et de soudage, à intervalles réguliers des parties de tubes lisses, c'est-à-dire sans cannelures, ayant le même diamètre extérieur que le tube dans sa partie cannelée, ceci en écartant à intervalles de temps réguliers pour une durée donnée les cylindres cannelés, la bande pouvant alors défiLer Librement. De telles parties Lisses de même diamètre extérieur que Les parties cannelées et se trouvant aux extrémités des tubes après la coupe à Longueur de ceux-ci peuvent être utiles pour monter ou assembler les tubes canneLés sur une plaque tubulaire par exemple une plaque d'échangeur de chaleur.
De préférence, après formage de cannelures sur une ou deux faces d'une bande métallique, par passage à travers au moins une paire de cylindres dont L'un au moins est canneLé, on fait passer La bande métallique à travers une paire supplémentaire de cylindres dont un au moins est canneLé et dont un au moins est muni de rebords Latéraux de guidage dont l'écartement correspond à La Largeur de la bande cannelée, avec un faible jeu. De préférence également, la hauteur de ces rebords de guidage est déterminée pour que, en venant en butée contre le cylindre opposé, la Largeur de passage soit telle que le profil des cannelures formées sur la bande corresponde à celui des cannelures du ou des cylindre(s) correspondantes). De préférence également, des épaulements de hauteur déterminée sont réalisés de chaque côté de La zone cannelée d'un cylindre de ladite paire de cylindres de guidage, sur la largeur de la zone de marge, pour donner à cette zone de marge L'épaisseur visée.
Suivant un mode particulier de réalisation de cannelures sur une ou deux faces d'une bande métallique, le ou Les cylindre(s) cannelé(s) utilisé(s) comporte(nt) des cannelures inclinées par rapport aux génératrices d'un angle quelconque inférieur ou égal à quatre-vingt- dix degrés.
De façon avantageuse, avant cintrage général de la bande cannelée, celle-ci subit un formage des deux zones de marge par passage entre des galets pour conférer à chacune de celles-ci une courbure déterminée en vue du soudage.
Le cintrage général de La bande cannelée est avantageusement réalisé au moyen de galets de formage, de génératrices convexes ou concaves qui recourbent La bande transversalement au passage, Le cintrage final pouvant être effectué à travers une filière, ou par des galets à gorge circulai re.
Les moyens de soudage utilisés, pour souder L'un à l'autre en continu Les deux bords de La bande métallique, sont choisis de préférence dans le groupe comprenant : le soudage à l'arc en atmosphère neutre avec électrode consommable ou non consommable. Le soudage au plasma, Le soudage Laser, Le soudage par faisceau d'électrons, en tenant compte de La nature du métal ou de l'alliage de La bande métallique. Pour de nombreuses utilisations on effectue en continu, après soudage, du tube canneLé et avant ou après tronçonnage, au moins un traitement thermique en fonction de la nature du métal ou alliage de la bande.
Les exemples et les figures ci-après décrivent, de façon non Limitative, des modes, particuliers de réalisation du procédé suivant L'invention.
La figure 1 est un schéma général du procédé de réalisation de tubes cannelés suivant l'invention.
La figure 2 représente une paire de cylindres Lisses de guidage pour La mise en oeuvre du procédé suivant L'invention.
La figure 3 représente une paire de cylindres canneLés pour La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
La figure 4 représente, agrandies, les cannelures des cylindres de la figure 3.
La figure 5 représente, agrandies, les cannelures d'une paire de cylindres de guidage pour La mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
La figure 6 représente Les moyens de cintrage de la bande cannelée pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
La figure 7 représente les moyens de soudage permettant d'obtenir un tube canneLé par Le procédé suivant l'invention.
La figure 8 représente, de façon schématique un Laminoir à 6 paires de cylindres pour réaliser, par Le procédé suivant l'invention, un tube canneLé sur une seule face.
La figure 9 est une vue schématique d'un moyen de formage des zones de marge d'une bande cannelée par le procédé suivant l'invention.
Exemple 1 : On met en oeuvre le procédé suivant l'invention pour réaliser un tube cannelé sur les deux faces, sous forme d'un ensemble d'ondulations parallèles à son axe, à partir d'une bande, enroulée en bobine, d'acier inoxydable type 304L (AISI) correspondant à la norme AFNOR Z2CN18-10.
La figure 1 est un schéma d'ensemble, non détaillé, montrant les étapes successives du procédé.
La bande métallique 1, enroulée, est montée sur un dispositif de déroulage non représenté qui permet d'engager son extrémité suivant La flèche F1 Le Long de l'axe de transformation Xo -Xo. La bande 1 s'engage d'abord dans un laminoir 2 comportant trois paires de cylindres 3, 10, 13 en série. La 1ère paire 3, de guidage, comporte des cylindres lisses 4, 5 qui sont représentés agrandis à La figure 2 dans Le plan de Laquelle sont leurs axes X1 - X1 et X2 - X2. Le cylindre supérieur 5 a une génératrice lisse parallèle à son axe X2 - X2 ; le cylindre inférieur 4, lisse également, comporte à chaque extrémité un rebord 6, 7 circulaire, de hauteur radiale "e" par rapport à la génératrice 9 parallèle à l'axe X1 - X1. Cette hauteur "e" est sensiblement égale à L'épaisseur de la bande à laminer et l'écartement intérieur "11" des rebords 6, 7 est sensiblement égal à La largeur de la bande, majorée d'un jeu minimal. On ajuste de préférence l'écartement des cylindres 4, 5 pour que les rebords 6, 7 viennent en appui contre le cylindre 5. La deuxième paire de cylindres 10 comporte, comme Le montre La figure 3, deux cylindres canneLés 11 et 12 dont les axes X3-X3, X4-X4 sont dans le plan de cette figure 3. Le cylindre inférieur 11 est canneLé en creux et le cylindre supérieur 12 en relief. La figure 4 montre, agrandies et en coupe, les génératrices de travail des cylindres 11, 12 sur une petite partie de Leur longueur. Cette figure 4 montre des cannelures de révolution disposées de façon que Les reliefs tels que A1, A2 du cylindre supérieur 12 correspondent aux creux tels que B1, B2 du cylindre inférieur 11, avec un pas déterminé. Les doubles cannelures qu'on réalise ainsi sur Les parois de La bande 1 donnent à ceLle-ci une forme ondulée. Entre les deux cylindres 11, 12 est représentée en tirets La section de la bande métallique 1 qui sera ondulée en rapprochant les cylindres sur La majeure partie de sa largeur. De chaque côté de la zone cannelée, une zone de marge est réservée, adjacente au bord tel que 1a de La bande 1, zone de marge qui n'est pas cannelée. En cours de formage des cannelures, on règle par exemple la pression de serrage des cylindres de façon à maintenir constante la Largeur de La bande et la réalisation des cannelures doubles s'accompagne d'une diminution d'épaisseur de La bande et d'une faible augmentation de longueur. Le passage de la bande 1 à travers la dernière paire 13 de cylindres 14, 15 permet d'achever La réalisation des cannelures et assure en même temps le guidage de La bande 1 cannelée. La figure 5, analogue à La figure 4, montre en coupe une fraction de La longueur des génératrices cannelées des cylindres 14, 15 en prise sur la bande 1 pour lui donner son profil et son épaisseur régulière définitifs. On voit La zone de marge 17, adjacente au rebord 16, ainsi que l'épaulement 16-1 qui permet de contrôler l'épaisseur de cette zone de marge. Une zone de marge semblable est réalisée au voisinage du bord opposé de la bande, non représenté, grâce à un deuxième rebord et un deuxième épaulement de mêmes dimensions. L'écartement intérieur de ces rebords est déterminé pour permettre Le passage de la bande 1 cannelée avec un faible jeu pour assurer un guidage satisfaisant. Au-deLà du Laminoir, on effectue Le cintrage de La bande cannelée grâce à des moyens de cintrage initial 18, 19 et 20 suivis d'un moyen de cintrage final 21, comme indiqué figure 1. Ces moyens sont représentés de façon plus précise dans leur principe à la figure 6 sur Laquelle chacun de ces moyens, représenté Le Long de l'axe de transformation Xo-Xo, a subi une rotation de 90° pour faire apparaître son mode d'action sur la bande métallique 1 cannelée. Le moyen 18 est un galet, à génératrice 18-1 convexe, contre laquelle vient en appui La face de La bande cannelée 1 qui deviendra la face intérieure du tube. Le moyen 19 est un galet, à génératrice 19-1 concave qui vient en appui contre la face de la bande qui deviendra La paroi extérieure du tube. En contrôlant la tension de cette bande et la distance entre les deux galets il est possible d'exercer une contrainte suffisante sur cette bande pour Lui faire prendre La courbure des génératrices de ces galets. Le moyen 20 constitué de deux galets 20-1, 20-2, à génératrice concave, permet d'accentuer considérablement Le cintrage. Enfin La filière 21 permet de donner à La bande cannelée 1 La section circulaire souhaitée pour en faire un tube dont les deux bords sont en contact l'un avec l'autre, cette filière pouvant être remplacée par une paire de galets à gorge circulaire. A la sortie de cette filière 21 (fig. 7), est disposé un moyen de soudage 22 indiqué de façon purement schématique. Ce moyen de soudage peut être n'importe quel moyen de soudage permettant de réaliser une soudure étanche en continu. On peut en particulier utiliser Le soudage à L'arc en atmosphère neutre au moyen d'une électrode consommable ou non (procédé MIG ou TIG). Un mandrin, non représenté, peut si nécessaire être disposé à l'intérieur du tube au droit de la zone de soudage et relié en amont à un moyen support extérieur non représenté. Ce mandrin assure La protection de la soudure à l'intérieur du tube grâce a des moyens de balayage de la zone de soudage par un gaz neutre. Au-delà de la zone de soudage, Le tube soudé est entraîné suivant La flèche F2 par des moyens d'entraînement non représentés vers des moyens de tronçonnage également non représentés. Avant ou après tronçonnage, des moyens de traitement thermique en continu peuvent être utilisas pour conférer au tube 1 cannelé et soudé des caractéristiques particulières. A titre d'exemple numérique, on réalise par Le procédé ainsi décrit un tube canneLé sur Les deux faces à partir d'une bande d'acier inoxydable Z2 CN 18-10 de 109,5 mm de largeur et 0,7 mm d'épaisseur. Après formage des cannelures, l'épaisseur de La bande est réduite à 0,62 mm. L'épaisseur hors tout de La bande, cannelures comprises, atteignant alors 1,58 mm. Cette bande comporte 34 ondulations et de chaque côté, une zone de marge de 2 mm de large. Après cintrage et soudage, on obtient un tube de 35 mm de diamètre extérieur hors tout.
Exemple 2 On met en oeuvre le procédé suivant l'invention pour la réalisation d'un tube canneLé, seulement sur la face extérieure.
On met en oeuvre une bande enroulée en bobine d'acier inoxydable type 430 Ti (AISI) correspondant à la norme AFNOR Z2 CT18. Cette bande doit avoir une épaisseur supérieure à celle qui serait nécessaire pour des doubles cannelures, de même hauteur, formant des ondulations, car dans le cas du présent exemple, La hauteur des cannelures est prise dans L'épaisseur de La bande. On doit donc effectuer une déformation plastique plus importante et dans Le cas du présent exemple, le laminoir mis en oeuvre comporte 6 paires de cylindres au lieu de 3 comme le montre le schéma de la figure 8. Comme dans le cas de l'exemple 1 la bande métallique 2 enroulée est montée sur un dispositif de déroulage non représenté qui permet d'engager son extrémité dans la première paire de cylindres 32 du laminoir 31. Cette première paire, de guidage, comporte des cylindres lisses ayant Les mêmes caractéristiques que Les cylindres 4 et 5 de la première paire de guidage 3 de La figure 1. Les quatre paires de cylindres suivantes 33, 34 35,36 comportent chacune un cylindre supérieur lisse et un cylindre inférieur cannelé. La Largeur de la zone cannelée est déterminée de la même façon que celle de la zone cannelée du cylindre 11 des figures 3 et 4 pour conserver de chaque côté de la bande métallique une zone de marge non cannelée. Le profil des cannelures et le serrage de chaque paire de cylindres sont déterminés de façon que, à la sortie de La paire 36, la bande cannelée ait atteint des cotes très proches des cotes finales visées. La dernière paire de cylindres 37 joue le rôle de paire de guidage en direction des moyens de cintrage puis de soudage de la bande comme la paire de cylindres 13 -10- de La Figure 1. Le cylindre inférieur de cette paire 37 est cannelé de façon analogue à celle qui est représentée pour Le cylindre inférieur 14 à La figure 5. Comme dans le cas du cylindre 14 ce cylindre inférieur de la paire 37 comporte , de chaque côté de La zone canneLée, une zone de marge qui s'étend jusqu'à un rebord de guidage, analogue au rebord 16 de la figure 5 et un épaulement, analogue à L'épaulement 16-1 qui permet, en coopération avec Le cylindre supérieur Lisse, de contrôler l'épaisseur de la zone de marge. Les opérations de cintrage initial et final puis de soudage sont effectuées par des moyens semblables à ceux mis en oeuvre dans Le cas de l'exemple 1. Des moyens complémentaires, après soudage, peuvent être mis en oeuvre pour assurer la tension de la bande en particulier au cours du cintrage puis du soudage, ainsi que, pour calibrer celle- ci et la traiter thermiquement, si nécessaire, avant Le tronçonnage final à la longueur souhaitée.
A titre d'exemple numérique, on réalise par le procédé ainsi décrit un tube canneLé sur une seule face, à partir d'une bande en acier Z2 CT 18 de 108 mm de largeur et 1,75 mm d'épaisseur. Après laminage, La bande canneLée obtenue a une épaisseur hors tout de 1,75 mm et une profondeur de cannelures 0,65 mm. L'allongement qui dépend principalement de La section des cannelures, atteint, dans le cas du présent exemple, environ 30 %. Dans le cas de cet exemple le cintrage est effectué de façon que La face lisse de la bande soit à l'intérieur du tube et donc la face canneLée à l'extérieur. Il suffit pour cela de mettre la face lisse de la bande en appui contre le galet à génératrice convexe 18.1 du moyen de cintrage 18 la face canneLée venant ensuite en appui contre La génératrice concave 19.1 du moyen de cintrage 19.
De façon avantageuse, avant d'effectuer le cintrage initial des bandes cannelées soit sur une face soit sur deux faces, on peut effectuer, grâce à un moyen de formage 38 des zones de marge, un cintrage localisé de celles-ci. La figure 9 montre un tel moyen 38 qu'on peut disposer en amont du moyen 18 de cintrage initial. Comme le montre la figure 9, ce moyen comporte deux paires de galets, disposés de façon à être traversées chacune par une zone de marge d'une bande cannelée telLe que 1. Chaque paire de galets comprend un galet à génératrice convexe 39, 41 et l'autre à génératrice concave 40, 42 de façon à recourber Les bords de La bande en creux du côté qui fermera La face interne du tube Le rayon de courbure étant sensiblement égal au rayon du tube à former.
Pour de nombreuses applications il est souhaitable de pouvoir assurer facilement une liaison étanche, résistant à La pression et à La température entre Les extrémités de chaque tube canneLé et les autres composants des circuits de fluides dans lesquels ils sont insérés. IL est apparu particulièrement avantageux de munir ces tubes à Leurs extrémités de zones non cannelées qui permettent d'utiliser les moyens d'assemblage qui conviennent pour les tubes dépourvus de cannelures, par exemple dans le cas des tubes reliés à des plaques tubulaires.
Pour cela on effectue le cannelage de la bande métallique par le procédé suivant la présente invention en réglant le serrage de La ou des paires de cylindres de formage des cannelures de façon à conserver à la bande canneLée une Largeur constante, égale à La Largeur initiale. On équipe cette ou ces paires de cylindres de moyens de réglage, reliés à des moyens de télécommande par exemple informatisés, permettant d'effectuer de façon .cyclique, parfaitement reproductible, à intervalles de temps déterminés, les opérations suivantes au niveau de chaque paire de cylindres : écartement des cylindres pour interrompre toute déformation permanente de La bande, maintien des cylindres écartés pendant un temps déterminé avec précision, rapprochement des cylindres afin de reprendre Le cannelage avec un degré de serrage identique à celui qui était réalisé avant le début du cycle.
A titre d'exemple numérique on réalise un Lot de tubes en acier type Z2CT18 pour échangeur de température. Ces tubes de 4m de long et 35 mm de diamètre extérieur ont une paroi d'environ 0,65 mm d'épaisseur et comportant des cannelures réalisés sur une bande de 113 mm de Largeur au moyen d'un Laminoir à deux cages de cannelage tel que celui de la figure 1 dont les cages 10 et 13 assurent le cannelage. On munît chacune de ces cages de moyens de réglage permettant, grâce à des moyens de commande appropriés d'effectuer un écartement suffisant des cylindres, de l'ordre de 3mm, en environ 1 seconde et le retour au serrage initial dans le même temps. Un maintien de 8 secondes en position écartée permet de réaliser une zone non cannelée d'environ 500 mm de Long. On voit que la durée du cycle de 8 secondes correspond au passage d'une longueur de bande d'environ 500 mm. Les moyens de commande informatisés permettent d'exécuter ce cycle à intervalles de temps tels que, après roulage et soudage de La bande. Les milieux des zones non cannelées du tube obtenu se trouvent approximativement à une distance Les uns des autres d'environ 4m. On peut ainsi tronçonner Le tube au niveau de ces milieux pour disposer de tronçons de 4 mètres comportant chacun une zone non cannelée à chaque extrémité d'environ 150 mm de Long.
Les moyens de commande informatisés permettent de décaler le cycle d'écartement puis de resserrage de chaque paire de cylindres de façon que, dans Le cas par exemple de La figure 1, La paire de cylindres 13 ne commence à s'écarter qu'à L'instant où Le début de La zone comportant une diminution de hauteur des cannelures réalisée au niveau de la paire de cylindres 10 s'engage dans ce laminoir.
De façon avantageuse, on dispose au-delà de La dernière paire de cylindres 13 une paire supplémentaire, à écartement fixe comportant, comme la 1ère paire de guidage 3, des cylindres lisses l'un des deux cylindres étant muni de rebords de guidage. La distance entre ces rebords et leur hauteur est déterminée de façon que Le jeu transversal soit faible afin d'assurer un guidage convenable, lorsque les autres cages sont écartées, L'écartement fixe des cylindres permettant le passage sans déformation des zones cannelées ou non cannelées.
De nombreuses modifications ou adaptations peuvent être apportées au procédé qui fait L'objet de L'invention qui ne sortent pas du domaine de celle-ci.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de' réalisation d'un tube, cannelé sur au moins une face, en un métal ou alliage appartenant au groupe comprenant Les aciers inoxydables ou réfractaires, le titane ou Les alliages de titane, Les alliages ayant dans leur composition en éléments d'alliage cumulés au 5 moins 40 % en poids d'un ou de plusieurs des métaux suivants : Cr, Ni, Mo, Co, Ta, Nb, Ti, Zr, Al et Hf, caractérisé en ce qu'on soumet, de façon continue, une bande (1) d'un métal ou alliage- du groupe ainsi défini, de section rectangulaire, aux opérations successives suivantes: engagement de la bande à travers un premier moyen de guidage (3) suivant un axe de transformation (Xo-Xo), ce premier moyen de guidage (3) comportant une paire de cylindres (4, 5) entre lesquels passe la bande métallique (1), L'un des cylindres (4) comportant des rebords de guidage (6, 7) qui délimitent la Largeur du passage disponible pour La bande entre eux, la distance (11) entre ces rebords étant égale à la largeur de la bande avec un faible jeu et leur hauteur "e", étant sensiblement égale à L'épaisseur de La bande, de façon telle que, les deux cylindres (4, 5) étant rapprochés l'un de l'autre, la section du passage entre Les cylindres soit sensiblement égale à la section de la bande, puis passage à travers au moins une paire de cylindres (10) dont au moins l'un (11, 12) comporte un ensemble de cannelures, Le serrage de ces cylindres étant suffisant pour former des cannelures correspondantes sur la bande (1), une zone de marge non cannelée (17) étant réservée au voisinage de chacun des deux bords Latéraux (1a) puis engagement de La bande cannelée à travers des moyens de cintrage (18 à 21 ) qui la recourbent transversalement jusqu'à lui donner une section de forme générale circulaire, Les bords Latéraux étant ainsi rapprochés L'un de L'autre, puis passage au droit de moyens de soudage (22) qui réalisent le soudage l'un à l'autre des deux bords de la bande en continu, puis passage au droit de moyens de tronçonnage qui sectionnent le tube en tronçons de Longueur déterminée.
2) Procédé suivant revendication 1 caractérisé en ce que lorsqu'on réalise un ensemble de cannelures sur chacune des deux faces de La > bande (1) on met en oeuvre au moins une paire de cylindres 10 dont l'un (12) comporte des cannelures en relief et l'autre (11), des cannelures en creux correspondantes.
3) Procédé suivant revendication 2 caractérisé en ce que les cannelures sont de révolution pour réaliser des ondulations parallèles à l'axe de transformation, ou non de révolution.
4) Procédé suivant revendication 1 caractérisé en ce qu'afin de canneler la bande métallique (2) seulement sur une de ses faces, on la fait passer à travers au moins une paire de cylindres (33) dont un seul comporte une génératrice cannelée.
5) Procédé suivant revendication 4 caractérisé en ce que les cannelures sont de révolution, ou non de révolution.
6) Procédé suivant revendication 4 ou 5 caractérisé en ce qu'on fait passer la bande (2) à travers plusieurs paires de cylindres (33 à 36) comportant chacune un cylindre cannelé.
7) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que Le serrage de La ou des paires de cylindres de formage des cannelures est réglé de façon à obtenir après formage une bande de largeur identique à la Largeur initiale.
8) Procédé suivant L'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'après passage à travers au moins une paire de cylindres dont l'un au moins est cannelé, on fait passer la bande cannelée sur une ou deux faces à travers une paire supplémentaire de cylindres (13, 37) dont un au moins (14) est canneLé et dont un au moins est muni de rebords Latéraux (16) de guidage dont l'écartement correspond à La largeur de La bande canneLée avec un faible jeu.
9) Procédé suivant revendication 8 caractérisée en ce que la hauteur des rebords de guidage (16) est déterminée de façon que, en venant en butée contre Le cylindre opposé (15), La Largeur de passage soit telle que le profil des cannelures formées sur La bande (1) corresponde à celui des cannelures du ou des cylindres correspondants. 10) Procédé suivant revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que des épaulements (16-1) de hauteur déterminée sont réalisés de chaque côté de la zone cannelée d'un cylindre (14) de la paire de cylindres de guidage (13, 37) sur La Largeur de la zone de marge (17) pour donner à celle-ci l'épaisseur visée.
11) Procédé suivant L'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le ou les cylindre(s) cannelé(s) comporte(nt) des cannelures inclinées par rapport aux génératrices d'un angle quelconque inférieur ou égal à quatre-vingt-dix degrés.
12) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'avant cintrage général de La bande canneLée, les deux zones de marge (17) de celle-ci subissent un formage par passage entre des galets (39,40,41,42,) pour conférer à chacune de ces deux zones de marge une courbure déterminée en vue du soudage.
13) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le cintrage général de la bande canneLée est réalisé au moyen de galets de formage de génératrices convexes (18-1) ou concaves (19-1) qui recourbent la bande transversalement au passage, le cintrage final étant effectué à travers une filière (21) ou des galets à gorge circulaire.
14) Procédé suivant l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que le soudage en continu bord à bord de La bande cannelée et cintrée est effectuée par un procédé faisant partie du groupe comprenant le soudage à l'arc en atmosphère neutre avec électrode consommable ou non consommable, Le soudage au plasma, le soudage Laser, ou Le soudage par faisceau d'électrons.
15) Procédé suivant L'une des revendications 1 à 14 caractérisé en ce qu'après soudage et après ou avant tronçonnage, on effectue en continu au moins un traitement thermique du tube soudé.
16 ) Tube canne Lé réa l i sé pa r le p ro c édé se l on L a reven d i c a t i on 7 ca racté r i sé en ce que Le tube compo r t e à i n t e rva l l e ré gu l i e r de s parties de tubes lisses ayant le même diamètre extérieur que le tube canneLé.
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