ES2947497T3

ES2947497T3 - Tubo de cobre para la industria de la construcción y proceso para su preparación

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Publication number: ES2947497T3
Application number: ES13717409T
Authority: ES
Inventors: Rodriguez Eduardo Andrés Morel; Lopez Eduardo Alfonso Valdebenito; Galvez Marco Antonio Carrasco
Original assignee: La Farga Tub SL
Current assignee: La Farga Tub SL
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2023-08-10
Anticipated expiration: 2033-02-04
Also published as: WO2014117285A1; BR112013012415A2; EP2803423A1; CN104169015A; CA2812122A1; EP2803423C0; EP2803423A4; US20140220370A1; EP2803423B1; CL2013000963A1

Abstract

Al día de hoy, en la industria de la manufactura de tubos se conocen principalmente cinco metodologías generales de fabricación de tubos. La primera, es bajo una extrusión del metal fundido por medio de una prensa. La segunda, es por medio de un sistema de laminación rotatoria llamada "Piercing" o "Mannesman". La tercera, es el pre-tubo soldado que se obtiene a partir de un fleje laminado. La cuarta, llamada sistema de "Cast & Roll", mediante la cual directamente desde la fundición se obtiene un pre-tubo que es laminado por un sistema de triple rodillo. Finalmente, la innovadora forma por medio de una colada continua vertical, en la cual de forma continua se fabrican pre-tubos directo de la colada. Los cuatro primeros sistemas son ampliamente utilizados en la industria para fabricar lo que se denomina "pre-tubo", que tiene usualmente un diámetro de 60 mm o superior, al que nosotros denominaremos "pre-tubo antiguo". A dicho pre- tubo antiguo, se le aplican diversos procesos para llevarlo a diámetros y espesores menores, finalmente requeridos por el mercado. El invento planteado en esta memoria descriptiva considera implementar un proceso de producción a través de una línea productiva de una coladora continua vertical que genera un pre-tubo directo de la colada, al que denominaremos "pre- tubo nuevo". Luego, como segundo paso, dicho pre-tubo nuevo pasa a través de dos máquinas trefiladoras simultáneas sincronizadas y, finalmente, por un horno de recocido por inducción. Con ello, es posible obtener un producto a ser comercializado cumpliendo con las normas internacionales, el cual puede ser reducido a un menor tamaño mediante la trefilación del mismo utilizando los procesos habituales de la industria.

Description

DESCRIPCIÓN

Tubo de cobre para la industria de la construcción y proceso para su preparación

PROCEDIMIENTO TRADICIONAL

El proceso tradicional comienza por lo general con la fusión del material con el que los cilindros, comúnmente conocidos como "palanquillas" (término técnico), se moldean en un intervalo de 9,8 cm (3,5 pulgadas) y 25,4 cm (10 pulgadas) o más. Después estas palanquillas son calentadas a altas temperaturas para luego ser extruidas en una prensa de alta presión, o perforadas y alargadas mediante sistemas mecánicos cuyo resultado es lo que se conoce en la industria como "pre-tubo" que, como señalamos, se denominará en esta memoria descriptiva como "pre-tubo antiguo". Este pre-tubo antiguo tiene una longitud predeterminada por el tamaño y el peso de la palanquilla. En la industria, el peso de la palanquilla actualmente oscila entre 75 y 400 kilos, lo que restringe el tamaño del pre-tubo antiguo porque debe limitarse a la capacidad de la prensa de extrusión o de las perforadoras.

Una vez formado el pre-tubo antiguo, pasa por una serie de procesos de trefilado que consisten, básicamente, en estirar y reducir el espesor de sus paredes mediante el uso de tracción a medida que pasa:

i. Un troquel de carburo de tungsteno;

ii. Con un "tapón" o "portabrocas" o "mandril".

Ambos se muestran en las Figuras 1 y 2.

Dicho de otra forma, el antiguo sistema consiste en hacer pasar un tubo por una matriz o placa hueca cuyo orificio tiene paredes de carburo de tungsteno de un diámetro menor que el tubo mencionado. Se enrosca el tubo a través de dicho orificio (después de reducir su diámetro en un extremo) y se coloca dentro del pre-tubo un tapón o cilindro metálico de diámetro algo mayor que el orificio de la lámina. Por tanto, cuando se aplica tracción al tubo, dicho tapón es empujado por el tubo, bloquea y permite la reducción del espesor de la pared durante su paso por el troquel, como se muestra en las Figuras 1 y 2. La ejecución de este proceso es necesaria debido a que el pre-tubo antiguo inicial tiene un diámetro superior a 60 mm, lo que obliga a reducirlo hasta alcanzar las medidas estandarizadas comerciales. Es importante señalar que no se reduce más del 30 % de la dimensión original del tubo en cada proceso de trefilado. En vista de esto último, el tubo debe pasar necesariamente de forma repetida por este proceso de trefilado para alcanzar los diámetros comercialmente requeridos. Por ejemplo, el producto final 1 producido en masa, generalmente de un nominal de 1,91 cm (3/4 pulgadas) según la norma ASTM B-88, cuyo diámetro real es de H8 de pulgada (22,22 mm) debe pasar por al menos 10 procesos para alcanzar esos diámetros (Figura 4), lo que encarece el proceso y, por lo tanto, el tubo, especialmente por el consumo de los siguientes suministros asociados:

• Alto gasto de energía,

• Incremento innecesario de costes de materiales,

• Mano de obra intensiva en exceso, y

• Generación de cortes de los pre-tubos antiguos (o pérdidas de material) que se producen por 3 motivos, principalmente:

- En primer lugar, para enroscar el tubo en el troquel (para hacerlo pasar por su orificio) y, por tanto, poder aplicar tracción respecto al mismo, el tamaño debe reducirse (ahusar un extremo), deformando los primeros 30 o 40 cm de cada tubo cada vez que pasa, material que después se pierde.

- La segunda fuente de pérdida es la rotura del material. A medida que el diámetro del tubo se hace más pequeño, las tracciones se vuelven más intensas y el material acumula tensión de deformación con cada pasada. Si hay una imperfección en el tubo, el tubo se rompe y produce una pérdida de material.

- Por último, la tercera fuente de pérdida es el dimensionamiento final del producto que dependerá directamente de la longitud del pre-tubo antiguo o del peso de la palanquilla y del tamaño requerido por el cliente final.

De forma adicional, otras tecnologías son conocidas en el estado de la técnica, como las descritas en la solicitud de patente EP 2055795 que se refiere a un tubo de aleación de cobre para un intercambiador de calor, que comprende Sn del 0,1 al 2,0 % en masa, P del 0,005 al 0,1 % en masa, S al 0,005 % en masa o menos, O al 0,005 % en masa o menos, y H al 0,0002 % en masa o menos; y el resto tiene una composición de Cu e impurezas inevitables, en donde el tubo de aleación de cobre tiene las siguientes características: una resistencia a la tracción en la dirección longitudinal del tubo de aleación de cobre es de 250 N/MM2 o más; un diámetro de grano medio es de 30 μm o menos cuando se mide en la dirección perpendicular a la dirección del espesor del tubo, en la sección transversal perpendicular al eje del tubo; y suponiendo que la resistencia a la tracción en la dirección longitudinal del tubo de aleación de cobre es aL, y la resistencia a la tracción en la dirección circunferencial del mismo es aT, aT/aL> 0,93 se cumple.

También, UPCAST OY, "New UPCAST Developments Target Copper Tube Production and Environmental Benefits", TECHNOLOGY NEWS INTERNATIONAL 99/2010, (2010), páginas 28-29, divulga la tecnología UPCAST ® - SG para producir tubos de cobre de pared fina con el tamaño de grano deseado, que comprende las etapas de colada vertical continua de un pre-tubo, trefilado del pre-tubo en 9 pasadas usando bloques giratorios, y realización de un recocido intermedio por inducción para la recristalización de la estructura granular fundida.

PROCESO INNOVADOR DE LA PRESENTE INVENCIÓN

El proceso de producción de la presente invención consiste en unificar en una línea de producción de tres etapas para obtener un tubo estandarizado que equivale a una octava parte del proceso de la línea tradicional. Esto se puede ver en la Figura 5.

A continuación se describen las etapas de este proceso de producción en línea:

COLADA VERTICAL CONTINUA

El proceso de colada vertical continua es un proceso que se creó en la década de los setenta para la fabricación exclusiva de alambrón de alta conductividad libre de oxígeno (OFHC).

Durante el mes de mayo de 2008, una colada fallida ocurrió en una de estas máquinas en Madeco que producía un alambrón hueco continuo. Este alambrón hueco continuo, después de múltiples avances y pruebas, por último se convirtió en el origen de la solicitud de patente 1935-2011 y la solicitud PCT/CL2012/00013.

Desde ese momento y hasta esta fecha, se han intentado diferentes formas de obtener tubos a partir de este tipo de máquinas de colada. Se ha podido estandarizar el proceso de colada en un pre-tubo de 38 x 2,5 mm.

Con respecto al funcionamiento de la máquina de colada, lo que sigue es una descripción del proceso de fusión y el inicio de la colada.

Una máquina de carga automática alimenta cátodos de cobre en el horno de fundición, donde el metal fundido se mantiene a una temperatura de 1160 ± 5 °C cubierto con una capa de grafito en escamas para evitar parcialmente su oxidación.

Antes de iniciar el proceso de colada, se instala un enfriador especial con una matriz de grafito, una copa de kaowool, una copa de grafito y un mortero, todo se muestra en la Figura 7.

El proceso de colada se inicia con la inserción de un tubo de acero ("caña de pescar") con una pieza de acero perforada en la punta (Figura 8). Cuando este conjunto se inserta en el metal líquido, el metal líquido entra en la matriz de grafito y se solidifica en la punta perforada, se deja reposar durante un corto tiempo y luego se tira de la caña de pescar hacia arriba con la ayuda de la máquina de tracción y los rodillos de arrastre (Figura 9 y Figura 10), cuando el pre-tubo de metal ha pasado sobre la mesa de tracción se retira la caña de pescar y se corta su punta (Figura 11). En ese momento, ese pre-tubo se levanta solo y se lleva a los receptores donde se acumulan. En adelante, los pre-tubos mencionados fabricados mediante este proceso se denominarán "pre-tubos nuevos".

Estos pre-tubos nuevos tienen dos características especiales que los distinguen de los pre-tubos antiguos y que interfieren en su reducción a tamaños comerciales. Estas son:

a. Su micro secuenciación estructural, de granos desordenados (dependiendo de su enfriamiento) y de gran tamaño que producen:

i. La fragilidad de ese pre-tubo en el proceso de trefilado; y,

ii. la fácil aparición de microfisuras en el proceso de trefilado; y

b. Su rápida oxidación resultante que produce la rotura del pre-tubo en el proceso de trefilado por emanación de las partículas de óxidos libres.

Con la invención descrita en este proceso hemos resuelto con éxito todos los problemas mencionados anteriormente. La materialidad del tubo comprende cobre.

Un objeto de esta divulgación es la secuencia de etapas adicionales requeridas para asegurar que el pre-tubo nuevo (recién tomado de la máquina de colada vertical continua) pueda terminar siendo un producto comercializable. Otro objeto de esta divulgación es obtener un tubo en el que se pueda seleccionar el tipo de grano requerido para su aplicación, lo que incluye un tubo con un mínimo o ningún grado de oxidación.

Algunas características de la tubería de cobre, obtenidas con el proceso que se describirá a continuación, son: que tiene granos cuya formación es equiaxial, con un tamaño de grano medio de 0,03 mm.

Es más, químicamente el tubo de cobre tiene una concentración de azufre de 6,58 ppm y una concentración de oxígeno de 10,45 ppm.

Con respecto al proceso propuesto en la presente invención, se indicará la secuencia de etapas requeridas.

PROCESO DE TREFILADO

Como se ha comentado con respecto al sistema antiguo, el proceso de trefilado consiste, básicamente, en estirar y reducir el espesor de las paredes de un tubo mediante el uso de tracción para pasar el tubo a través de un troquel de carburo de tungsteno con un tapón, portabrocas o mandril en su interior hasta lograr el resultado deseado. En una divulgación, hay diferentes formas de ejecutar el proceso de trefilado, como se muestra en las Figuras 2 y 3.

Como se divulga en el presente documento, el tipo de trefilado para los pre-tubos nuevos provenientes de la colada vertical continua es el tipo de tapón flotante indicado en la Figura 2 mencionada anteriormente.

Como se divulga en el presente documento, el pre-tubo nuevo se recibe de la colada continua con medidas de 38,00 x 2,50 mm /- 5 %. Después se lleva al sector de trefilado donde se realiza un doble proceso de trefilado gracias a la unión y sincronización de dos trefiladoras que trabajan en tándem.

El material se prepara antes de iniciar el proceso de trefilado. Como se divulga en el presente documento, el pre-tubo nuevo se acerca a la taladradora de plantillas donde se lubrica por dentro, se inserta un tapón de carburo de tungsteno (Figura 1) y posteriormente se hace un punto al inicio del tubo enrollado, que se inserta después en una bobinadora para poner en marcha la línea de trefilado a velocidad constante utilizando parafina como agente lubricante/refrigerante exterior. Como se divulga en el presente documento, el pre-tubo nuevo pasa por la primera trefiladora (Figura 12), después a través de un regulador de tensión (Figura 13), después el pre-tubo nuevo mencionado pasa por la segunda trefiladora (Figura 14) que realiza la segunda reducción de sección utilizando el lubricante/refrigerante mencionado para por último acumular el material en un recibidor que se inserta en canastas (Figura 15) en las que se el material se transfiere a la siguiente etapa (horno de recocido y cámara de enfriamiento).

HORNO DE RECOCIDO Y CÁMARA DE ENFRIAMIENTO

Como se divulga en el presente documento, en este proceso se recuperan las propiedades mecánicas del tubo (se produce una recristalización del tubo).

Como se divulga en el presente documento, sin esta etapa sería imposible controlar la fragilidad del pre-tubo en el proceso de trefilado ya que la disposición estructural que posee posibilita la aparición de microfisuras, como se ha mencionado, granos desordenados y de gran tamaño, y su consecuente oxidación rápida que produce su rotura en el proceso de trefilado por emanación de partículas de óxido libre. El proceso de trefilado no puede llevarse a cabo satisfactoriamente sin resolver esos problemas.

Como se divulga en el presente documento, el material recibido de los trefiladores se introduce manualmente en las guías de entrada del horno (Figura 16).

Como se divulga en el presente documento, para iniciar el proceso, el interior del pre-tubo nuevo se purga con nitrógeno. A continuación, entra en una cámara donde un disolvente, tal como la trementina, se aplica al exterior del tubo para remover el lubricante y otros elementos que afectan el proceso tales como polvo, virutas o manchas, entre otros. Después, el tubo entra en un horno donde se usan bobinas de inducción para calentar el metal. Este horno trabaja a una velocidad máxima preferiblemente de 40 metros/minuto y una intensidad de corriente máxima de 5000 Amp. Posteriormente el tubo pasa por una cámara de enfriamiento donde se reduce la temperatura del metal a temperatura ambiente, para por último enrollar el tubo dentro de una canasta. Se aplica cera protectora durante el paso a esa zona.

Como se divulga en el presente documento, la zona del horno y de la cámara de enfriamiento están constantemente saturadas con nitrógeno purgado.

El producto final es un tubo con una estructura de grano equiaxial que tiene un tamaño medio de 0,030 mm, una dureza de 35 HRF, un diámetro de 28,2 x 1,9 mm, una concentración de fósforo del 0,024 % en peso, una concentración de azufre de 6,58 ppm, una concentración de arsénico del 0,001 % en peso, una concentración de hierro del 0,001 % en peso, una concentración de plata del 0,001 % en peso, una concentración de oxígeno de 10,45 ppm, una concentración de Cu Ag del 99,970 % en peso y del 0,000 % en peso de Zn, Ni, pb, Sb, Bi y Sn. También, se divulga que al trabajarse en un ambiente inerte se evita que se forme oxidación en la superficie del tubo, por lo que el producto final cumple con las características identificadas comercialmente.

En una realización particular, el proceso de la invención está dirigido a preparar un tubo de cobre para la industria de la construcción, en donde dicho tubo comprende granos equiaxiales con un tamaño de grano de 0,03 mm, una dureza de 35 HRF, un diámetro de 28,2 x 1,9 mm, una concentración de fósforo del 0,024 % en peso, una concentración de azufre de 6,58 ppm, una concentración de arsénico del 0,001 % en peso, una concentración de hierro del 0,001 % en peso, una concentración de plata del 0,001 % en peso, una concentración de oxígeno de 10,45 ppm, una concentración de Cu Ag del 99,970 % en peso y del 0,000 % en peso de Zn, Ni, pb, Sb, Bi y Sn, que comprende

a) El pre-tubo obtenido del proceso de colada vertical continua se prepara con el equipo de ahusamiento, el pre tubo se lubrica internamente y se inserta un mandril de trefilado. Después se hace un punto al inicio del rodillo del pre-tubo y se inserta en la bobina.

b) El primer trefilador se pone en marcha a velocidad constante;

c) El tubo que sale del primer trefilador pasa por un equipo de regulación de tensión en tándem;

d) El tubo que ya ha pasado por el primer trefilado contenido por el equipo de regulación de tensión pasa al segundo trefilador también en tándem, donde se realiza una segunda reducción;

e) El material que sale del segundo trefilador se acumula continuamente en canastas;

f) El material acumulado y que ha pasado por dos trefiladores entra en el al horno de recocido para realinear la microestructura del tubo final reduciendo la velocidad de oxidación para que pueda trenzarse;

g) El tubo se purga internamente con nitrógeno;

h) Se limpia el exterior del tubo;

i) El horno calienta el tubo por inducción;

j) El tubo pasa rápidamente a una cámara de enfriamiento;

k) El tubo final se enrolla en una cesta para su posterior dimensionamiento.

En otra realización específica, el proceso de producción está CARACTERIZADO por que la velocidad de entrada al proceso comprende una velocidad máxima de colada vertical continua de 1 m/min, caudal de agua de 50 l/min y una presión de agua de 8 bar.

En otra realización específica, el proceso de producción está CARACTERIZADO por que la materia prima de los trefiladores que trabajan sincronizados y en tándem son los pre-tubos producidos en la colada vertical continua, y se aplica una reducción en la primera reducción en el intervalo del 30,25 % al 38,38 % preferiblemente del 38.38 % y en la segunda reducción en el intervalo del 22,69 % al 26.78 % preferiblemente del 26,78 %, logrando una reducción acumulada en el intervalo del 46,08 % al 54,88 %, preferiblemente del 54,88 %.

En otra realización específica, el proceso de producción está CARACTERIZADO por que los trefiladores en los puntos c) y e) trabajan a una velocidad media de 35 m/min y cuentan además con un sistema de enfriamiento en cada máquina.

En otra realización específica, el proceso de producción está CARACTERIZADO por que la parafina se utiliza como agente lubricante/refrigerante exterior.

En otra realización específica, el proceso de producción está CARACTERIZADO por que el horno de inducción trabaja con el producto de las trefiladoras a una velocidad preferiblemente en el intervalo de 6m/min - 40m/min, y con una potencia preferiblemente en el intervalo de 1200 - 5000 A. En otra realización particular, el disolvente utilizado en el punto h) es preferiblemente trementina antes de entrar en el horno como se acaba de describir y con cera protectora entre la zona de enfriamiento y la zona de bobinado. En otra realización específica, el horno de inducción como se acaba de describir trabaja a una velocidad de 40 m/min preferiblemente con una potencia de 600 Kva.

Una vez conocido el proceso, etas son las principales ventajas que tiene el proceso de fabricación de tubos mediante colada vertical continua frente a los procedimientos tradicionales:

1. Incrementa la productividad porque el tamaño del lote de la línea de colada vertical continua es veinte veces mayor que el procedimiento tradicional (1500 kg frente a 75 kg, respectivamente), lo que optimiza el uso de la energía en aproximadamente un 18 %, las pérdidas de material en aproximadamente un 40 %.

2. No requiere fundición previa para la fabricación de los cilindros ya que la línea cuenta con pequeñas fundiciones propias. Esto reduce el consumo de energía y las emisiones contaminantes de un proceso de fundición tradicional ya que el metal se calienta por inducción.

3. Permite la obtención de tubos de diferentes tamaños y sobre todo de menor diámetro en un menor tiempo en el proceso de terminación. Esta es una característica muy importante en relación con el consumo de energía y las pérdidas de material porque se requieren menos etapas de procesamiento para llegar al producto final.

4. El poder partir de pre-tubos de menor diámetro permite llegar a tubos de menor diámetro con mayor seguridad y calidad ya que la masa fundida ha estado expuesta a menos tensiones. En el mejor de los casos, el porcentaje de reprocesamiento en el sistema tradicional alcanza el 25 %; con el proceso de colada vertical continua y el proceso objeto de esta patente se puede llegar a un 5 % de reprocesamiento.

5. El tubo final que ha pasado a través del proceso de colada vertical continua difiere en la composición química que se muestra en la siguiente tabla I, en la que una disminución en la cantidad de S y O2 se puede apreciar.

continuación

6. El tiempo de elaboración de 1000 kg mediante colada vertical continua para un producto de 3/4L es un 45 % más rápido que el proceso tradicional.

7. El personal necesario para la producción de la colada vertical continua es un 35 % inferior al empleado en el proceso tradicional.

8. Se puede seleccionar el tipo de grano con el que se quiere materializar el tubo.

Comparativamente, el propio tubo, obtenido a través del proceso descrito en la presente invención, es muy diferente al de los productos en los procesos del estado de la técnica anterior.

Estas características físicas se pueden analizar basándose en la siguiente tabla II:

A partir de un análisis de la Tabla II, queda claro que la distribución de granos para el proceso de la presente invención es altamente homogénea, lo que reduce la velocidad de oxidación y el deterioro del tubo. El resto de las pruebas forman parte del estado de la técnica donde se obtienen granos y/o macrogranos no homogéneos con grandes espacios donde el oxígeno penetra y aumenta la variabilidad en su distribución generando numerosos espacios, facilitando así la penetración del oxígeno.

La combinación de tamaño de grano y dureza proporciona mejores propiedades mecánicas para la producción de tubos para el consumidor final.

Por último, el pre-tubo se presenta en la penúltima línea, que corresponde al desarrollo más cercano a la presente invención y la última línea de la tabla corresponde al sistema innovador con la solicitud de esta patente.

Descripción de las figuras:

Figura 1.

(1) Troqueles

(2) Tapones

Figura 2.

(1) Troqueles

(2) Tapones

(3) Pre-tubo

Figura 3.

(1) Troqueles

(3) Mandril fijo

(4) Pre-tubo

Figura 4.

(5) Proceso tradicional

(5a) Fundición

(5b) Sistema de presión perforante o giratorio

(5c) Decapado

(5d) Ahusador 1

(5e) Banco de 120.000 Ib

(5f) Ahusador 2

(5g) Banco de 50.000 lb

(5h) Bloque estirador de 10.000 lb

(7) Proceso de corte

Figura 5.

(6) Proceso de colada vertical continua

(6a) Fusión continua

(6b) Trefilado en tándem

(6c) Recocido

(6d) Rueda giratoria

(7) Proceso de corte

Figura 6

(5) Proceso tradicional

(5a) Fundición

(5b) Sistema de presión perforante o giratorio

(5c) Decapado

(5d) Ahusador 1

(5e) Banco de 120.000 lb

(5f) Ahusador 2

(5g) Banco de 50.000 lb

(5h) Bloque estirador de 10.000 lb

(6) Proceso de colada vertical continua

(6a) Fusión continua

(6b) Trefilado en tándem

(6c) Recocido

(6d) Rueda giratoria

(7) Proceso de corte

Figura 7

Figura 8

(8) Rodillos exprimidores

(9) Rodillos de tracción

(10) Tubo de pesca

(11) Agua de refrigeración

(12) Horno

(13) Manguito Kaowool

(14) Punto de pesca

(15) Copa de grafito

(16) Cobre líquido

(17) Matriz de grafito

Figura 9.

(14) Punto de pesca

(18) Pre-tubo nuevo

(19) Frente de solidificación

Figura 10.

(14) Punto de pesca

(18) Pre-tubo nuevo

(19) Frente de solidificación

Figura 11.

(18) Pre-tubo nuevo

(19) Frente de solidificación

Figura 12.

Figura 13.

Figura 14.

Figura 15.

Figura 16.

Figura 17.

Figura 18. Micrografías comparativas de los productos obtenidos en los diferentes procesos del estado de la técnica y del proceso actual de la invención.

(20) Sección de una tubería de cobre con granos no uniformes y de gran tamaño, con espacios para la oxidación, del proceso de colada vertical continua con el proceso de recocido conocido en el estado de la técnica.

(21) Sección de una tubería de cobre con macro granos, segregación, con amplio espacio para la oxidación, de los procesos clásicos conocidos en el estado de la técnica, sin el sistema de colada continua.

(22) Sección de una tubería de cobre con formación homogénea de granos, con segregación mínima y espacios mínimos para la oxidación, del proceso de la presente invención posterior a la formación del pre-tubo nuevo por colada continua.

Ejemplo de aplicación

Como un ejemplo de aplicación, que no está de acuerdo con la invención, tendremos en cuenta la fabricación de un tubo estándar de 1,91 cm (3/4 de pulgada) nominal para la industria de la construcción.

Una vez fundidos 1300-1500 kilogramos del pre-tubo nuevo y colados por colada vertical continua, estos son llevados a la sección del proceso de trefilado para un primer y segundo trefilado en dos trefiladoras que trabajan sincrónicamente hasta llegar a un tubo de diámetro de preferiblemente 30,00 x 1,44 mm.

El producto de estas trefiladoras se acumula en una canasta como se muestra en la Figura 15 que vincula el proceso de trefilado con el de recocido.

Después de recocerse, el material se procesa en un trefilador circular dando un único socavado de trefilado y, por último, el socavado de acabado en los trefiladores rectos.

Comparativamente, en el proceso tradicional para el mismo tubo de 1,91 cm (3/4 de pulgada) nominal para la industria de la construcción, mencionado en el ejemplo anterior, el diagrama de flujo de este proceso se puede apreciar en la Figura 4. En ese proceso tradicional, el tubo era extruido inicialmente o se obtenía mediante un proceso mecánico como se ha mencionado anteriormente. A continuación, a medida que el tubo se calentaba y se deformaba, necesitaba ser manipulado para limpiarlo de todas las impurezas o rastros de óxido. En cuanto a esto último, se ejecuta un proceso conocido como "decapado" que consiste en un baño químico para remover estas impurezas. Una vez que el tubo esté limpio, se hace el punto para que pueda trenzarse. Una vez que esto se ha hecho, el tubo es llevado a los bancos de trefilado; estos bancos, donde se estira el tubo, miden aproximadamente entre 30 y 40 metros de largo.

Una vez que se realiza la reducción inicial en los bancos y se produce un tubo que tiene un diámetro cercano al deseado, el tubo pasa a un proceso de trefilado en rodillos mediante trefiladoras circulares. Estas tienen la misma función que los bancos pero con diámetros más pequeños y tubos más largos. Una vez conseguido el diámetro y espesor deseado, el tubo se corta en las longitudes requeridas comercialmente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para preparar un tubo de cobre para la industria de la construcción, en donde dicho tubo comprende granos equiaxiales con un tamaño de grano de 0,03 mm, una dureza de 35 HRF, un diámetro de 28,2 x 1,9 mm, una concentración de fósforo del 0,024 % en peso, una concentración de azufre de 6,58 ppm, una concentración de arsénico del 0,001 % en peso, una concentración de hierro del 0,001 % en peso, una concentración de plata del 0,001 % en peso, una concentración de oxígeno de 10,45 ppm, una concentración de Cu Ag del 99,970 % en peso y del 0,000 % en peso de Zn, Ni, pb, Sb, Bi y Sn, que comprende:

a) Un pre-tubo obtenido de un proceso de colada vertical continua se prepara con el equipo de ahusamiento, el pre-tubo se lubrica internamente y se inserta un mandril de trefilado. Después se hace un punto al inicio del rodillo del pre-tubo y se inserta en la bobina.

b) El primer trefilador se pone en marcha a velocidad constante;

g) El tubo se purga internamente con nitrógeno;

h) Se limpia el exterior del tubo;

i) El horno calienta el tubo por inducción;

j) El tubo pasa rápidamente a una cámara de enfriamiento;

k) El tubo final se enrolla en una cesta para su posterior dimensionamiento.

2. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO por que la velocidad de entrada al proceso comprende una velocidad máxima de colada vertical continua de 1 m/min, caudal de agua de 50 l/min y una presión de agua de 8 bar.

3. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO por que la materia prima de los trefiladores que trabajan sincronizados y en tándem son los pre-tubos producidos en la colada vertical continua, y se aplica una reducción en la primera reducción en el intervalo del 30,25 % al 38,38 % preferiblemente del 38.38 % y en la segunda reducción en el intervalo del 22,69 % al 26.78 % preferiblemente del 26,78 %, logrando una reducción acumulada en el intervalo del 46,08 % al 54,88 %, preferiblemente del 54,88 %.

4. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO por que los trefiladores en los puntos c) y e) trabajan a una velocidad media de 35 m/min y cuentan además con un sistema de enfriamiento en cada máquina.

5. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 4, CARACTERIZADO por que la parafina se utiliza como agente lubricante/refrigerante exterior.

6. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO por que el horno de inducción trabaja con el producto de las trefiladoras a una velocidad preferiblemente en el intervalo de 6 m/min - 40 m/min, y con una potencia preferiblemente en el intervalo de 1200 — 5000 A.

7. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 6, CARACTERIZADO por que el horno de inducción trabaja a una velocidad de 40 m/min preferiblemente con una potencia de 600 Kva.

8. Un proceso de producción de acuerdo con la reivindicación 6, CARACTERIZADO por que el solvente utilizado en el punto h) es preferiblemente trementina antes de entrar al horno y con cera protectora entre la zona de enfriamiento y la zona de bobinado.

9. Un tubo de cobre para la industria de la construcción que comprende granos equiaxiales con un tamaño de grano de 0,03 mm, una dureza de 35 HRF, un diámetro de 28,2 x 1,9 mm, una concentración de fósforo del 0,024 % en peso, una concentración de azufre de 6,58 ppm, una concentración de arsénico del 0,001 % en peso, una concentración de hierro del 0,001 % en peso, una concentración de plata del 0,001 % en peso, una concentración de oxígeno de 10,45 ppm, una concentración de Cu Ag del 99,970 % en peso y del 0,000 % en peso de Zn, Ni, pb, Sb, Bi y Sn, en donde dicho tubo se obtiene mediante el proceso de acuerdo con la reivindicación 1.