FR2494300A1 - Appareil pour tremper des tubes en acier - Google Patents

Abstract

APPAREIL POUR TREMPER DES TUBES EN ACIER. CET APPAREIL COMPREND UN MONTAGE CYLINDRIQUE 12 CONSTITUE D'UNE COQUILLE 21 ET D'UN COUVERCLE 41 FIXES L'UN A L'AUTRE DE MANIERE AMOVIBLE POUR PERMETTRE SELECTIVEMENT L'OUVERTURE ET LA FERMETURE DU MONTAGE CYLINDRIQUE. PLUSIEURS SUPPORTS 35 SONT DISPOSES DANS LA COQUILLE POUR MAINTENIR LE TUBE 11 A TREMPER EN ACIER DANS L'ALIGNEMENT DU MONTAGE CYLINDRIQUE. L'ENSEMBLE EST PLACE DANS UNE BACHE 10 CONTENANT DE L'EAU DE REFROIDISSEMENT. DES BUSES DISPOSEES A UNE EXTREMITE DU MONTAGE CYLINDRIQUE INJECTENT L'EAU DE REFROIDISSEMENT QUI S'ECOULE A LA FOIS A L'EXTERIEUR ET A L'INTERIEUR DU TUBE DANS LE SENS LONGITUDINAL. IL EN RESULTE UN REFROIDISSEMENT RAPIDE UNIFORME DU TUBE DANS TOUTE SA LONGUEUR. APPLICATIONS NOTAMMENT A LA TREMPE DES TUBES EN ACIER.

Description

Appareil pour tremper des tubes en acier.

La présente invention se rapporte à un appareil pour

tremper des tubes en acier, et elle concerne plus particuliè-

rement un appareil pour refroidir rapidement des tubes chauds

en acier par des courants de fluide réfrigérant circulant lon-

gitudinalement à l'extérieur et à l'intérieur des tubes en acier.

Comme il est bien connu de l'homme de l'art, un ap-

pareil pour tremper des tubes en acier par refroidissement ra-

pide doit satisfaire les exigences suivantes. Au point de vue

du fonctionnement, il faut 1) que la capacité de refroidisse-

ment soit suffisamment grande ou que la vitesse de refroidis-

sement soit suffisamment élevée pour les tubes en acier à pa-

rois épaisses, et 2) que la vitesse de refroidissement soit

constante sur toute la longueur des tubes en acier pour évi-

ter la formation de points doux. Au point de vue de l'instal-

lation, un faible investissement initial, des coûts réduits d'exploitation, la facilité d'entretien et d'adaptation aux

différents diamètres des tubes en acier, sont nécessaires.

Les appareils pour tremper des tubes en acier sui-

vant l'art antérieur peuvent généralement se classer en deux groupes; le premier groupe comprend les appareils de trempe dits à couronne, du type dans lequel plusieurs buses

d'injection à haute pression sont disposées circonférentielle-

ment autour du tube en acier pour envoyer un liquide réfri-

gérant, par exemple de l'eau de refroidissement sous pression,

sur la surface extérieure du tube en acier; le deuxième grou-

pe est constitué des appareils de trempe dits à immersion, du type dans lequel le tube en acier est introduit et immergé

dans un réfrigérant liquide, par exemple de l'eau de refroi-

dissement contenue dans une bâche de refroidissement. Les ap-

pareils de trempe du type à couronne présentent certains in-

convénients: leur capacité de refroidissement est inférieure à celle des appareils de trempe à immersion et la vitesse de refroidissement de la surface intérieure des tubes en acier à

parois épaisses est réduite car, en général, seule leur sur-

face extérieure est refroidie par l'eau. Afin de réaliser un refroidissement supplémentaire de la surface intérieure des tubes en acier, en plus du refroidissement extérieur, dans les appareils de trempe du type à couronne, on a eu recours à

l'introduction d'un collecteur à buse d'injection dans le tu-

be en acier. Cependant, ce procédé est difficile à appliquer aux tubes en acier dont le diamètre intérieur est relativement petit. Du fait que les opérations d'introduction du collecteur dans le tube en acier et de son retrait doivent être répétées

pour chaque tube à tremper, le temps nécessaire à ces opéra-

tions d'introduction et de retrait du collecteur devient un

facteur limitant l'augmentation de la vitesse totale de pas-

sage des tubes lors de la trempe successive de plusieurs tu-

bes en acier, ce qui a pour conséquence un rendement limité

de l'appareil.

D'autre part, les appareils de trempe du type à im-

mersion comprennent généralement un moyen pour produire une agitation forcée d'un réfrigérant liquide tel que de l'eau de refroidissement, de manière à créer un courant forcé d'eau dans la bâche de refroidissement, car la convection naturelle de

l'eau ne permet d'obtenir qu'une capacité réduite de refroi-

dissement. Lorsqu'un tube chaud en acier est introduit dans

la bâche de refroidissement et immergé dans l'eau de refroi-

dissement, la transmission de l'énergie calorifique de la

surface du tube en acier à la couche contiguë d'eau de refroi-

dissement, a pour effet de porter celle-ci à ébullition et de recouvrir la surface du tube en acier d'un film de vapeur dont la formation provoque une diminution importante de la vitesse de transmission de la chaleur entre le tube en acier et l'eau de refroidissement, ou vitesse de refroidissement. Lorsque le film de vapeur formé à la surface du tube en acier se dissipe, la transmission directe de chaleur se rétablit entre le tube en acier et l'eau de refroidissementet le refroidissement par convection commence. Si la dissipation du film de vapeur formé

à la surface du tube en acier est retardée, la vitesse de re-

froidissement du tube en acier est abaissée en dessous de la

vitesse critique de refroidissement requise pour la transfor-

mation martensitique qui se produit dans la trempe normale, faute de quoi une trempe efficace ne peut être obtenue. Il est

donc critique, dans le cas des appareils de trempe par immer-

sion, que le film de vapeur formé à la surface du tube en acier

soit dissipé le plus rapidement possible pour que puisse com-

mencer le refroidissement par transmission et convection or-

dinaires de la chaleur. A cet. effet, il faut exposer la surfa- ce du tybe en acier à un courant d'eau de refroidissement dont la vitesse d'écoulement est relativement élevée. On peut créer un tel courant d'eau de refroidissement à vitesse élevée dans les appareils classiques de trempe par immersion, grâce à la

disposition représentée à la figure 20. Comme le représente cet-

te figure, un tube 2 en acier est placé dans une bâche 1 de refroidissement. Plusieurs buses 3 d'injection espacées l'une de l'autre sont réparties circonférentiellement autour du tube 2 en acier et elles injectent l'eau de refroidissement à haute pression, tangentiellement au tube 2 en acier, de manière à

créer un courant 4 d'agitation qui s'écoule circonférentielle-

ment le long de la surface extérieure du tube 2 en acier. Com-

biné au courant forcé s'écoulant à l'extérieur du tube 2 en acier, un courant dteau à écoulement longitudinal est créé à l'intérieur du tube 2 en acier par une buse d'injection axiale

(non représentée) placée à une extrémité du tube en acier.

Cependant, ces appareils perfectionnés de trempe par immersion

présentent encore de nombreux inconvénients associés en parti-

culier aux moyens utilisés pour créer un courant d'agitation

forcée.

Lorsqu'on produit un courant dont la vitesse d'écou-

lement est suffisante pour réaliser un refroidissement rapide

efficace, l'énergie cinétique du jet injecté par une buse d'in-

jection est transmise à l'eau statique de la bâche de refroi-

dissement et provoque l'agitation de cette eau statique. Du fait du rendement énergétique faible, la pression et le débit

d'injection doivent être augmentés de manière peu souhaitable.

L'appareil devient plus compliqué et coûteux puisque plusieurs buses d'injection doivent être disposées à faibles intervalles dans le sens longitudinal du tube en acier afin d'assurer un

refroidissement rapide uniforme de ce dernier sur toute sa lon-

gueur. En outre, les buses d'injection disposées autour du tu-

be en acier ont tendance à être entartrées par des fragments de la couche d'oxyde qui se détachent de la surface du tube en

acier ainsi que par des dépÈts provenant de l'eau; en consé-

quence, la capacité de refroidissement est réduite localement et il se forme des points doux. Afin de refroidir efficacement un tube en acier à partir de l'extérieur du tube en créant un courant d'eau qui s'écoule circonférentiellement le long de la surface extérieure du tube en acier, 'la largeur du support du

tube en acier dans la bâche de refroidissement, plus précisé-

ment la largeur du support dans le sens longitudinal du tube

en acier, doit être suffisamment faible pour réduire la résis-

tance opposée par le support au courant s'écoulant circonfé-

rentiellement. La largeur du support étant réduite, le tube en acier subira des contraintes de choc plus importantes lorsqu'il sera basculé dans la bâche de refroidissement et tombera sur le support. Le tube en acier sera souvent endommagé par ce choc. Une.autre difficulté réside dans l'évacuation de l'eau chauffée. Dans l'appareil de trempe par immersion suivant l'art antérieur, décrit ci-dessus, l'eau de refroidissement qui a réalisé le refroidissement rapide complet du tube en acier s'évacue en passant sur un déversoir à seuil de trop-plein de

la bâche de refroidissement. Cependant, dans le cas de l'ap-

pareil de trempe par immersion du type décrit ci-dessus, il est difficile de n'évacuer sélectivement que l'eau chauffée

de refroidissement, ce qui a pour conséquence une vitesse ré-

duite de refroidissement.

Un appareil pour tremper des tubes longs en acier est décrit dans le brevet américain n0 3 877 685 délivré le

avril 1975. L'appareil pour tremper des tubes longs en a-

cier, décrit dans ce brevet, comprend une cuve dimensionnée pour recevoir un tube chaud à tremper en acier; un moyen pour supporter ce tube chaud dans une position prédéterminée dans la cuve; une buse pour introduire de l'eau de refroidissement

dans le tube; un moyen pour déplacer cette buse entre une po-

sition de retrait dans laquelle sa pointe est espacée d'une extrémité du tube, et une position avancée dans laquelle la pointe se trouve à l'intérieur d'une extrémité du tube; un moyen pour introduire l'eau de refroidissement dans la cuve de manière telle qu'elle passe dans le tube et autour de ce

dernier; et un moyen isolant mobile par rapport à la buse.

La pointe de la buse est introduite dans l'extrémité du tube placé dans la cuve avant que l'eau de refroidissement soit amenée dans la cuve par le moyen d'introduction de manière à passer dans le tube et autour de ce dernier. Le moyen isolant

peut être déplacé afin de réguler le débit d'eau de refroidis-

sement s'écoulant à l'extérieur du tube.

Bien que l'appareil mentionné ci-dessus permette à l'eau de refroidissement de passer dans le tube à tremper et autour de ce dernier, le tube en acier est simplement placé et supporté dans la cuve. Du fait qu'aucun trajet d'écoulement n'est formé à l'extérieur du tube en acier pour le passage de

l'eau de refroidissement, on ne peut espérer que l'eau de re-

froidissement amenée autour du tube s'écoulera parallèlement à

l'axe du tube jusqu'à l'extrémité arrière de celui-ci. Un écou-

lement turbulent est plutôt souvent induit et, en particulier, la vitesse d'écoulement varie dans le sens circonférentieldu fait que le trajet d'écoulement extérieur est à découvert ou forme une conduite à découvert. L'écoulement turbulent et la

vitesse variable d'écoulement provoqueront de sérieuses dif-

ficultés. Le tube en acier sera recouvert localement d'un film

de vapeur provenant de la vaporisation de l'eau de refroidisse-

ment et (ou) l'eau chauffée de refroidissement qui a absorbé la chaleur du tube en acier sera stagnante sur une partie du tube en acier. En conséquence, le tube en acier ne sera pas refroidi rapidement uniformément sur toute sa longueur et il

se formera des points doux ainsi qu'une déformation, en parti-

culier une flexion de l'extrémité du tube. Le moyen d'isole-

ment est déplacé par rapport à la buse afin de réguler le dé-

bit d'eau de refroidissement s'écoulant à l'extérieur du tube

en acier. En outre, l'appareil mentionné ci-dessus est compli-

qué et coûteux dans son ensemble.

La présente invention est basée sur le fait reconnu que le procédé pour tremper un tube chaud en acier en faisant

passer l'eau de refroidissement dans le tube en acier et au-

tour de ce dernier, est avantageux par rapport aux procédés

suivant l'art antérieur. Les inventeurs ont parachevé la pré-

sente invention par des recherches poussées afin de mettre au point un appareil permettant la mise en oeuvre de ce procédé

dans des conditions optimales.

L'objet principal de la présente invention est donc de fournir un appareil pour tremper des tubes en acier par injection d'un liquide réfrigérant passant dans le tube en acier et autour de ce dernier dans le sens longitudinal, ce

qui permet un refroidissement rapide uniforme des tubes à pa-

rois épaisses en acier sans qu'il se forme dés points doux et

des tapures.

Un autre objet de la présente invention est de four-

nir un appareil pour tremper des tubes en acier dans lequel

le tube à tremper en acier est reçu dans un montage cylindri-

que qui peut être ouvert ou fermé pour permettre l'introduc-

tion et l'évacuation du tube en acier, et dans lequel l'eau de refroidissement suit des trajets d'écoulement formés à

l'extérieur et à l'intérieur du tube en acier dans le monta-

ge cylindrique.

La présente invention a encore pour objet de fournir un appareil pour tremper des tubes en acier, du type mentionné ci-dessus dans lequel le montage cylindrique est ouvert pour

empêcher que celui-ci et (ou) le tube en acier soient endom-

magés lors de la flexion de l'extrémité du tube dans le monta-

ge cylindrique.

Un autre objet de la présente invention est encore de fournir un appareil pour tremper des tubes en acier, dans lequel le diamètre intérieur du montage cylindrique peut être

modifié de manière à correspondre au diamètre extérieur du tu-

be en acier à tremper.

La présente invention a encore pour objet de fournir

un appareil pour tremper des tubes en acier, capable d'effec-

tuer cette opération en continu.

Suivant la présente invention, l'appareil pour trem-

per des tubes en acier par refroidissement rapide au moyen

d'un liquide réfrigérant comprend un montage cylindrique allon-

gé constitué d'une coquille et d'un couvercle amovible corres-

pondant à cette coquille afin de former entre eux un espace cy-

lindrique destiné à recevoir le tube en acier. Le couvercle

est amovible par rapport à la coquille pour permettre l'intro-

duction et l'évacuation du tube en acier. Des moyens formant supports sont disposés à l'intérieur du montage cylindrique pour supporter le tube en acier de telle manière que son axe

soit parallèle à l'axe du montage cylindrique. Un moyen d'in-

jection est prévu près d'une extrémité du montage cylindrique pour injecter le réfrigérant à l'intérieur du tube en acier et autour de ce dernier dans le montage cylindrique et dans son

sens longitudinal.

Du fait que l'appareil pour tremper des tubes en a-

cier suivant la présente invention utilise le montage cylindri-

que pour former un trajet d'écoulement du réfrigérant entre le montage cylindrique lui-même et le tube en acier ainsi

qu'un trajet d'écoulement du réfrigérant à l'intérieur du tu-

be en acier, un jet de réfrigérant injecté à l'extérieur du tube en acier s'écoule longitudinalement d'une extrémité à

l'autre du tube en acier sans former un écoulement turbulent.

Le film de vapeur formé à la suite de la vaporisation du ré-

frigérant et le réfrigérant chauffé qui a absorbé la chaleur du tube en acier, sont balayés instantanément. Le tube en acier

est donc refroidi uniformément et rapidement.

Dans un exemple préféré de réalisation du présent appareil pour tremper des tubes en acier, la coquille et le couvercle ont tous deux une forme semi-circulaire en coupe transversale. La coquille est ouverte verticalement vers le haut tandis que le couvercle est ouvert verticalement vers le

bas. La coquille est pourvue de deux brides qui partent ra-

dialement des bords de l'ouverture et qui se prolongent longi-

tudinalement à la coquille. Le couvercle est pourvu également de deux brides qui sont disposées radialement à partir des bords de l'ouverture et longitudinalement au couvercle. Deux crampons de verrouillage au moins s'articulent sur la surface extérieure du couvercle, l'extrémité de chaque crampon étant

pourvue d'une mâchoire prévue pour s'adapter sur la face infé-

rieure de la bride de la coquille de manière à verrouiller la coquille contre le couvercle. Les brides de la coquille et les mâchoires des crampons de verrouillage ont des formes telles

que, lorsque le tube en acier fléchit et applique à la coquil-

le et au couvercle des efforts d'écartement, les mâchoires des crampons de verrouillage se dégagent des brides de la coquille de manière à libérer le crampon de verrouillage. Un circuit

hydraulique à huile est prévu pour commander un vérin hydrau-

lique de manoeuvre des crampons de verrouillage. Ce circuit hydraulique comprend un détecteur pour détecter la pression dans le vérin hydraulique et créer un signal d'alarme lorsque

la pression détectée dépasse une valeur prédéterminée de pres-

sion. Lorsque l'extrémité du tube en acier placé dans le monta-

ge fléchit pendant le refroidissement, elle applique à la co-

quille et au couvercle des efforts qui les écartent l'un de

l'autre. Le déplacement de la coquille se traduit par une aug-

mentation de pression dans le vérin hydraulique par l'inter-

médiaire des crampons de verrouillage. Du fait qu'une flexion anormale du tube en acier pendant le refroidissement rapide peut être détectée sous la forme d'une augmentation de pression dans le vérin hydraulique, le montage cylindrique peut être protégé contre d'éventuelles détériorations, selon cet exemple préféré de réalisation du présent appareil pour tremper des

tubes en acier.

Dans un autre exemple préféré de réalisation de la

présente invention, la coquille se compose d'une coquille ex-

térieure allongée semi-circulaire et d'une coquille intérieure allongée semi-circulaire montée dans la coquille extérieure, et le couvercle se compose d'un couvercle extérieur allongé

semi-circulaire et d'un couvercle intérieur allongé semi-cir-

culaire monté de manière amovible dans le couvercle extérieur.

Du fait qu'on peut choisir un jeu approprié de coquille inté-

rieure et de couvercle intérieur pour former une enceinte cy-

lindrique dont les dimensions correspondent au diamètre exté-

rieur des tubes en acier à tremper, la trempe des tubes en a-

cier s'effectue sans qu'il soit nécessaire de pomper un volume

excessivement important de réfrigérant.

Dans un autre exemple préféré de réalisation de la présente invention, un rotor au moins est claveté sur un arbre horizontal de rotation. Plusieurs coquilles semi-cylindriques sont montées sur le rotor, parallèlement à l'arbre et ouvertes

radialement vers l'extérieur. On fait tourner l'arbre de maniè-

re intermittente dans un sens afin de disposer l'une des coquil-

les juste au-dessus de l'arbre. Lorsque l'arbre tourne d'un

angle prédéterminé, le tube trempé en acier tombe de la coquil-

le qui était disposée juste au-dessus de l'arbre et, en même temps, la coquille suivante vient se placer juste au-dessus de l'arbre et est prête à recevoir le tube suivant à tremper en acier. De cette façon, plusieurs tubes en acier peuvent être

trempés en continu.

La présente invention sera bien comprise à la lecture

de la description suivante faite en relation avec les des-

sins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est une vue illustrant schématiquement une disposition fondamentale de l'appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente invention;

- la figure 2 est une vue en plan, avec coupe partiel-

le, d'un exemple de réalisation de l'appareil de trempe sui-

vant la présente invention; - la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'appareil suivant le plan de coupe III-III de la figure 2;

- la figure 4 est une vue en coupe à plus grande é-

chelle représentant le montage cylindrique de l'appareil de la figure 3;

- la figure 5 est une vue en plan à plus grande é-

chelle représentant le mécanisme de maintien de la coquille, entouré d'un cercle V à la figure 2;

- la figure 6 est une vue en coupe verticale du mé-

canisme de maintien de la coquille, suivant le plan de coupe VI-VI de la figure 5; - la figure 7 est une vue en coupe du mécanisme de glissement suivant le plan de coupe VII-VII de la figure 2; - la figure 8 est une vue en coupe, à plus grande échelle, du mécanisme de verrouillage de la coquille suivant le plan de coupe VIII-VIII de la figure 2; - la figure 9 est une vue en coupe, à plus grande échelle, d'une rainure formée dans une bride de la coquille, un élément d'étanchéité étant monté dans cette rainure; - la figure 10 est une vue à plus grande échelle représentant le crampon de verrouillage, entouré d'un cercle

X à la figure 4, accroché sur une bride extérieure de la co-

quille; - la figure il est un schéma représentant le circuit hydraulique à huile pour commander le vérin hydraulique de verrouillage; - la figure 12 est une vue de côté de l'appareil, illustrant en particulier les buses extérieure et intérieure et le montage cylindrique; - les figures 13A, 13B et 13C illustrent différents stades de fonctionnement de la coquille et du couvercle; - la figure 14 est un schéma représentant un circuit pour faire circuler l'eau de refroidissement;

- les figures 15A et 15B illustrent différents sta-

des du processus de dépose d'un jeu de coquille intérieure et de couvercle intérieur; - la figure 16 est une vue schématique représentant

la position des extrémités libres des buses extérieure et in-

térieure par rapport au montage cylindrique dans lequel est placé un tube en acier;

- la figure 17 est une vue en coupe transversale re-

présentant un autre exemple de réalisation de l'appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente invention; - la figure 18 est une vue en coupe longitudinale

de l'appareil suivant le plan de coupe XVIII-XVIII de la fi-

gure 17; - la figure 19 est une vue, à plus grande échelle, du rotor de l'appareil de la figure 17; et - la figure 20 est une illustration schématique d'un

appareil de trempe par immersion suivant l'art antérieur.

On se reportera maintenant à la figure 1 qui repré-

sente schématiquement un appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente invention. Un montage cylindrique creux allongé 12, dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur du tube 11 en acier à tremper, est placé

à peu près horizontalement dans une bâche allongée 10 de re-

froidissement. Le terme "sens longitudinal" utilisé dans la

présente description, désigne le sens axial du montage cylin-

drique. Le terme "sens transversal" désigne le sens perpendi-

culaire au sens longitudinal. Dans le plan du dessin de la fi-

il gure 1, le sens longitudinal et le sens transversal sont à considérer respectivement comme allant de la gauche vers la droite et du haut vers le bas. Le but du montage cylindrique

12 est de recevoir le tube en acier à tremper. Ce montage cy-

lindrique 12 est conçu de manière à pouvoir s'ouvrir pour per- mettre l'introduction et l'évacuation des tubes en acier, et de telle sorte que l'axe du tube en acier reçu soit parallèle

à ou, de préférence, coïncide sensiblement avec l'axe du mon-

tage cylindrique 12 comme on le décrira ci-dessous. Un espace libre 13 est formé entre la surface extérieure du tube Il en acier et la surface intérieure du montage cylindrique 12. Cet espace libre forme un trajet d'écoulement à l'extérieur du tube. Près de l'entrée (à gauche sur la figure 1) du montage

cylindrique 12, est placé un moyen 14 d'injection pour injec-

ter de l'eau de refroidissement dans et autour du tube en acier, ce qui permet aux courants d'eau de suivre le trajet

extérieur 13 d'écoulement et l'intérieur du tube en acier, pa-

rallèlement à l'axe du montage cylindrique 12. Le moyen 14

d'injection est conçu et disposé de manière telle que son ex-

trémité libre au moins se trouve sensiblement dans l'alignement du montage cylindrique 12 et en contact avec ou au voisinage

de l'entrée de ce dernier montage 12. -

La sortie du montage cylindrique 12, qui est située

à l'opposé du moyen 14 d'injection, est également une extrémi-

té libre. La bâche 10 de refroidissement s'étend dans le sens longitudinal au-delà de la sortie du montage cylindrique 12 de manière à former un prolongement 1OA. Sous la paroi latérale du prolongement 1OA de la bâche, se trouve un déversoir lOB à seuil de trop-plein au-dessus duquel l'eau de refroidissement s'écoule avant de passer dans un tuyau 16 d'évacuation fixé

à l'extérieur du déversoir lOB.

Le fonctionnement de l'appareil représenté à la fi-

gure 1 est le suivant. Un tube chaud en acier est basculé dans

la bâche 10 de refroidissement et reçu dans le montage cylin-

drique 12. Le moyen 14 d'injection injecte de l'eau de refroi-

dissement à l'intérieur du tube 11 en acier et autour de ce dernier afin de former des courants d'eau s'écoulant axialement ou longitudinalement aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur

du tube en acier. Du fait que les courantsd'eau de refroidis-

sement parcourent le tube en acier et parviennent à sa sor-

* tie tout en absorbantla chaleur du tube en acier, la vitesse de refroidissement est sensiblement constante et le tube 11 en acier est à peu près uniformément refroidi sur toute sa longueur.

Il convient de noter que la bâche 10 de refroidisse-

ment est également remplie d'eau de refroidissement et le mon-

tage cylindrique 12 peut être placé au-dessus ou au-dessous du

niveau d'eau de refroidissement dans la bâche 10 de refroidis-

sement. Il est préférable que le montage cylindrique 12 soit

immergé dans l'eau de refroidissement qui remplit la bâche.

Lorsqu'un tube en acier est basculé dans le montage cylindri-

que 12, l'eau de refroidissement joue le rôle de moyen amortis-

seur afin de diminuer la vitesse d'arrivée du tube basculé dans le montage cylindrique 12 et, de ce fait, empêcher que

la surface du tube en acier soit endommagée. En outre, la for-

mation de points doux dans le tube trempé en acier est empê-

chée car l'eau de refroidissement pénètre instantanément dans

le tube en acier.

Un exemple préféré de réalisation de l'appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente invention, est

illustré aux figures 2 à 16. On se reportera d'abord aux fi-

gures 2 et 3. Une bâche allongée 10 en forme de caisson est

remplie d'eau de refroidissement. L'appareil comprend un pre-

mier arbre 17 de rotation qui est disposé horizontalement et

longitudinalement à la bâche 10 de refroidissement, et traver-

se les parois d'extrémité de cette bâche. Une extrémité de l'arbre 17, sortant de la paroi d'extrémité avant de la bâche 10 de refroidissement, est reliée au piston plongeur 18a d'un

vérin hydraulique 18 par l'intermédiaire d'une biellette 19.

La partie intermédiaire de l'arbre 17, qui est située à l'in-

térieur de la bâche 10 de refroidissement, est équipée de plu-

sieurs bras 20 longitudinalement espacés par des intervalles donnés. Chacun des bras 20 montés sur l'arbre 17 comporte, à son extrémité libre,un support vertical sur lequel est fixée une coquille-21 ayant en coupe une forme semi-circulaire qui constitue la moitié inférieure du montage cylindrique 12. La coquille 21 est maintenue à peu près horizontalement dans l'eau de refroidissement, sa surface concave étant tournée vers le haut lorsque le vérin hydraulique 18 est au repos. On peut

faire tourner la coquille 21 dans le sens contraire à la rota-

tion des aiguilles d'une montre, ou vers le bas, en même temps

que les bras 20, en commandant le vérin hydraulique 18 de ma-

nière à faire tourner l'arbre 17 dans le sens contraire à la

rotation des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde la figu-

re 3. Comme il apparalt sur la vue à plus grande échelle repré-

sentée à la figure 4, la coquille 21 se compose en fait d'une coquille extérieure semi-cylindrique 22 fixée sur les supports des bras 20, et d'une coquille intérieure semi-cylindrique 23 ayant sensiblement la même longueur que la coquille extérieure 22 et un rayon extérieur inférieur au rayon intérieur de la

coquille extérieure 22.

La coquille intérieure 23 forme la moitié inférieure d'un conteneur cylindrique 24 destiné à recevoir un tube 11 en acier à tremper. La coquille intérieure 23 est montée de manière amovible dans la coquille extérieure 22 au moyen d'un

mécanisme approprié de montage que l'on va décrire ci-dessous.

La coquille extérieure 22 est pourvue de plusieurs paires de saillies radiales 25 disposées en des points longitudinalement espacés. Une cavité est formée dans les saillies 25, comme le représentent les figures 5 et 6. Une plaque 26 de maintien est

boulonnée sur une assise de la saillie de telle sorte que l'ex-

trémité libre de la plaque 26 de maintien est écartée du fond de la cavité. La coquille intérieure 23 est pourvue de paires

correspondantes de clavettes radiales 27 en des points longi-

tudinalement espacés. Grâce à cette disposition, on peut fixer la coquille intérieure 23 dans la coquille extérieure 22 en faisant glisser longitudinalement la coquille intérieure 23 par rapport à la coquille extérieure afin d'introduire les clavettes 27 de la coquille intérieure en dessous des plaques

26 de maintien de la coquille extérieure afin d'assurer l'ac-

couplement de ces éléments. Réciproquement, on peut libérer

la coquille intérieure 23 de la coquille extérieure 22 en fai-

sant glisser la coquille intérieure 23 dans le sens inverse pour dégager les clavettes 27 des plaques 26 de maintien. Les figures 2 et 7 représentent la construction d'un moyen pour

faire glisser la coquille intérieure 23 par rapport à la co-

quille extérieure 22. A l'extrémité longitudinale de sortie de la coquille intérieure 23 est fixée une plaque 28 d'extrémité à laquelle est assujettie à angle droit une équerre 29. Une gou- pille 30, disposée perpendiculairement au sens longitudinal

de la coquille intérieure 23, est introduite dans un trou for-

mé dans l'équerre 29. Un levier oscillant 31, articulé sur le

fond de la bâche 10 de refroidissement, se prolonge verticale-

ment vers le haut. A son extrémité supérieure, le levier oscil-

lant 31 présente une encoche verticale 31a dont la largeur est supérieure au diamètre de la goupille 30. Cette dernière est disposée dans l'encoche 31a du levier oscillant 31. On peut faire glisser longitudinalement la coquille intérieure 23 en

faisant tourner le levier oscillant 31 dans le sens de la rota-

tion des aiguilles d'une montre ou dans le sens contraire à la rotation des aiguilles d'une montre, lorsqu'on regarde la figure 7. Il est prévu que, lorsque le levier oscillant 31 est au point neutre qui sera décrit ci-après, la goupille 30 n'est pas en contact avec les bords intérieurs de l'encoche 31a formée dans le levier oscillant 31. Ce dernier s'articule également sur une extrémité d'une bielle 33 qui traverse la paroi d'extrémité arrière de la bâche 10 de refroidissement

au moyen d'un manchon étanche 32. L'autre extrémité de la biel-

le 33 est reliée par un joint approprié à la tige 34a de pis-

ton d'un vérin hydraulique 34 à deux étages.

Plusieurs supports 35 en V sont disposés dans la co-

quille intérieure 23 à intervalles donnés dans le sens longitu-

dinal. Ces supports 35 sont en contact tangentiel avec le tube 11 en acier à tremper et ils supportent ce dernier de telle

sorte qu'il se trouve sensiblement horizontal et dans l'aligne-

ment de la coquille extérieure 22 et, par conséquent, du mon-

tage cylindrique 12. Bien que chacun des supports 35 présente en coupe transversale une forme en V comme le représente la figure 4, il est profilé en coupe longitudinale, c'est-à-dire dans le sens du courant d'eau de refroidissement qui s'écoule longitudinalement au tube 11 en acier, de manière à empêcher l'apparition d'un écoulement turbulent dans le courant d'eau de refroidissement. En outre, les supports 35 sont pourvus de

plusieurs ouvertures facilitant l'accès de l'eau de refroidis-

sement au tube 11 en acier et, de ce fait, permettent à un volume plus important d'eau de refroidissement de s'écouler au contact du tube 11 en acier afin de faciliter le refroidis- sement.

Un deuxième arbre 37 de rotation, qui se prolonge ho-

rizontalement et longitudinalement, traverse les parois d'ex-

trémité de la bâche 10 de refroidissement et est monté fou

sur plusieurs bras 36 de suspension placés à intervalles don-

nés. Une extrémité de l'arbre 37, sortant de la paroi d'extré-

mité avant de la bâche 10 de refroidissement, est reliée au piston plongeur 38a d'un deuxième vérin hydraulique 38 par l'intermédiaire d'une biellette 39. La partie intermédiaire de l'arbre 37, qui est située à l'intérieur de la bâche 10

de refroidissement, est équipée de plusieurs bras 40 longitu-

dinalement espacés par des intervalles donnés. Chacun des bras montés sur l'arbre 37 comporte, à son extrémité libre, un support de suspension auquel est fixé un couvercle 41 ayant en coupe une forme semi-circulaire qui constitue le montage cylindrique 12 avec la coquille 21. On peut donc ouvrir et fermer sélectivement le montage cylindrique 12 en commandant le deuxième vérin hydraulique 38 de manière à faire tourner le

deuxième arbre 37 et les bras 40 afin d'approcher ou d'éloi-

gner par une rotation le couvercle 41 de la coquille 21.

Le couvercle 41 se compose en fait d'un couvercle extérieur semicylindrique 42 fixé sur les supports des bras et tournant sa surface concave verticalement vers le haut,

et d'un couvercle intérieur semi-circulaire 43 ayant sensible-

ment la même longueur que le couvercle extérieur 42 et un rayon extérieur inférieur au rayon intérieur du couvercle extérieur 42. Le couvercle intérieur 43 et la coquille intérieure 23 forment le conteneur cylindrique 24 destiné à recevoir le tube il en acier. Le couvercle intérieur 43 est monté de manière

amovible dans le couvercle extérieur 42 au moyen d'un mécanis-

me approprié de verrouillage que l'on va décrire ci-dessous.

Le couvercle intérieur 43 est pourvu de plusieurs ouvertures

disposées en des points longitudinalement espacés. Une goupil-

le 44 de verrouillage, dont la partie supérieure est percée de part en part par un trou 44a, est introduite verticalement de

bas en haut dans l'ouverture comme le représente la figure 8.

Le couvercle extérieur 42 est pourvu d'une ouverture 45 dont la position correspond à celle de l'ouverture du couvercle intérieur 43, de sorte que la goupille 44 de verrouillage peut passer dans l'ouverture 45 du couvercle extérieur. Sur la face supérieure du couvercle extérieur 42, est disposée de manière amovible une clavette 46 prévue pour être introduite dans le trou 44a percé de part en part dans la partie supérieure de

la goupille 44 de verrouillage au-dessus du couvercle exté-

rieur 42. Un levier 48 s'articule en son centre sur un socle

47 monté sur la face supérieure du couvercle extérieur 42.

L'extrémité inférieure du levier 48 s'articule sur la clavet-

te 46, tandis que son extrémité supérieure s'articule sur le

piston plongeur 49a d'un vérin hydraulique 49 fixé sur la fa-

ce supérieure du socle 47. En commandant le vérin hydraulique 49 de manière à faire tourner le levier 48 dans le sens de la rotation des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde la figure 8, on introduit la clavette 46 dans le trou 44a percé de part en part dans la goupille 44 de verrouillage et, ainsi, on fixe le couvercle intérieur 43 dans le couvercle extérieur 42. Le couvercle intérieur 43 peut être détaché du couvercle extérieur 42 si le vérin hydraulique 49 est manoeuvré en sens inverse, de manière à faire tourner le levier 48 dans le sens contraire à la rotation des aiguilles d'une montre afin de retirer la clavette 46 du trou 44a percé de part en part dans

la goupille 44 de verrouillage. Les bords de contact de la co-

quille 21 et du couvercle 41, c'est-à-dire les bords des c8tés droits et gauches de la coquille extérieure 22 et du couvercle

extérieur 42 représentés à la figure 4, sont pourvus de bri-

des 22a et 42a qui sont-respectivement disposées radialement et longitudinalement au montage culindrique 12. Une rainure

longitudinale 50 est formée dans la face inférieure de la bri-

de 42a du couvercle extérieur, c'est-à-dire dans la face du couvercle 41 qui est en contact avec la coquille 21. La forme de la coupe transversale de cette rainure 50 est représentée sur la vue à plus grande échelle de la figure 9. Un élément

élastique 51 d'étanchéité est ajusté serré dans la rainure 50.

L'élément 51 d'étanchéité est constitué de caoutchouc naturel

ou synthétique et il se dilate de manière à saillir partielle-

ment hors de la rainure 50 à l'état non comprimé, comme le représente la figure 9. L'élément 51 d'étanchéité constitue ainsi un joint étanche efficace entre la coquille 21 et le

couvercle 41, mime lorsque la coquille 21 est légèrement écar-

tée du couvercle 41.

La face extérieure du couvercle extérieur 42 est pour-

vue de plusieurs paires de supports 52 disposés à l'opposé l'un de l'autre en des points longitudinalement espacés, comme le représentent les figures 2 et 3. Un crampon 53 de verrouillage

s'articule, dans sa partie intermédiaire, sur chacun des sup-

ports 52. Le crampon 53 de verrouillage présente, à une extré-

mité, une mâchoire qui s'engage sur la face inférieure de la bride de la coquille extérieure 22 de manière à verrouiller le couvercle extérieur 42 sur la coquille extérieure 22. Un vérin hydraulique 54 de verrouillage, monté sur le couvercle extérieur 42, comprend un piston plongeur 54a qui s'articule

sur l'autre extrémité du crampon 53 de verrouillage.

La mâchoire du crampon 53 de verrouillage s'engage

sous la bride 22a de la coquille extérieure 22, comme le re-

présente la vue à grande échelle de la figure 10. La face in-

férieure de la bride 22a de la coquille extérieure forme un certain angle par rapport à l'horizontale, c'est-à-dire qu'elle est inclinée vers le haut et vers le bord de la bride. La face supérieure de la mâchoire du crampon de verrouillage présente une inclinaison correspondante. En d'autres termes, les faces en contact de la bride 22a de la coquille extérieure et de la mâchoire du crampon de verrouillage sont inclinées de telle sorte que, lorsque le couvercle extérieur 42 et la coquille extérieure 22 s'écarteront l'un de l'autre, une composante de l'effort d'écartement qui agit pour pousser le crampon dans le

sens de la suppression du verrouillage, sera appliquée au cram-

pon 53 de verrouillage.

Un circuit hydraulique à huile, prévu pour commander le vérin hydraulique 54 de verrouillage, est illustré à la

figure 11. L'orifice arrière du vérin hydraulique 54 de ver-

rouillage communique hydrauliquement avec une soupape 55 de

régulation du débit à laquelle est incorporé un clapet de re-

tenue et ensuite avec un clapet 56 de retenue à commande par pilote qui communique hydrauliquement avec un sélecteur 58 par l'intermédiaire d'un détendeur 57. L'orifice avant du vérin hydraulique 54 de verrouillage communique hydrauliquement avec le sélecteur 58 par l'intermédiaire d'une autre soupape 59 de

régulation de débit à laquelle est incorporé un clapet de re-

tenue. L'alimentation du vérin 54 en huile sous pression, par

son orifice arrière, provoque le déplacement du piston plon-

geur 54a vers l'avant et place le crampon 53 en position de verrouillage. Inversement, l'alimentation du vérin 54 en huile

sous pression, par l'orifice avant, provoque le retrait du pis-

ton plongeur 54a et place le crampon 53 de verrouillage en po-

sition de relâchement. La tuyauterie reliant l'orifice arrière

et la soupape 55 de régulation du débit, comporte une canali-

sation secondaire conduisant à un montage en parallèle d'un pressostat 61 et d'un manomètre 62 par l'intermédiaire d'une soupape 60 d'étranglement. Lorsque la pression de l'huile sur

la face arrière du piston du vérin hydraulique 54 de verrouil-

lage, augmente au-delà d'un niveau prédéterminé, préréglé dans le pressostat 61, en raison du retrait du piston plongeur 54a, le pressostat 61 crée un signal d'alarme qui est envoyé au sélecteur 58. Ce dernier s'inverse alors de manière à commander

l'action de relâchement du vérin hydraulique 54 de verrouilla-

ge. Un détendeur 63 est raccordé également à la canalisation secondaire.

A l'entrée du couvercle extérieur 42, un vérin hydrau-

lique 64 de maintien est monté par l'intermédiaire d'un dis-

positif approprié, comme le représente la figure 12. Ce vérin

hydraulique 64 comporte un piston plongeur 64a monté vertica-

lement vers le bas et relié à une tige 65 de maintien qui tra-

verse le couvercle extérieur 42 et le couvercle intérieur 43.

La partie inférieure de la tige 65 de maintien appuie sur le tube 11 en acier afin de le maintenir en place sur les supports

prévus dans la coquille intérieure 23.

A l'extérieur de la bâche 10 de refroidissement, une série de galets transporteurs 66 sont disposés longitudinalement

pour entra!ner le tube chaud 11 en acier depuis le poste pré-

cédent jusqu'au présent appareil de trempe. Du même côté de

la bâche 10 de refroidissement que les galets 66, un troisiè-

me arbre longitudinal 67 est monté fou sur la partie supérieu-

re de la paroi latérale de la bâche 10 de refroidissement.

Plusieurs bras 68 de transfert sont fixés sur l'arbre 67 à in-

tervalles donnés. Les bras 68 de transfert sont disposés trans-

versalement et leurs extrémités libres atteignent au moins le plan vertical qui comprend les galets 66. Plusieurs barres 69 de chargement sont fixées à intervalles donnés sur la partie supérieure de la paroi latérale de la bâche de refroidissement, sur laquelle est monté fou le troisième arbre 67. Les barres

69 s'étendent depuis l'extérieur de la bâche 10 de refroidis-

sement jusqu'au dessus du montage cylindrique 12 et elles sont légèrement inclinées vers le bas vers ce dernier montage. Un tube chaud il en acier qui a été transporté jusqu'à se trouver côte à côte avec la bâche 10 de refroidissement, peut être transféré sur les barres 69 par une rotation de l'arbre

67 et des bras 68 de transfert dans le sens contraire à la ro-

tation des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde la figure 3. Le tube 11 en acier ainsi transféré roulera le long des barres inclinées 69 et basculera dans le montage cylindrique 12. En outre, plusieurs barres 70 de déchargement, qui

sont légèrement inclinées vers le bas et vers la gauche lors-

qu'on regarde la figure 3, sont montées sur le fond de la bâ-

che 10 de refroidissement de manière à pouvoir recueillir le tube trempé en acier qui tombe de la coquille 21. Un pignon

71a à chaine est monté près de l'extrémité inférieure des bar-

res 70 de déchargement et un autre pignon 71b & chaîne est dis-

posé au-dessus de l'autre paroi latérale de la bâche 10 de re-

froidissement. Une chaîne 72 est enroulée autour de ces pignons 71a et 71b. La chatne 72 porte une série de fourches 73 pour

transporter le tube il en acier, qui a roulé jusqu'à l'extré-

mité inférieure des barres 70 de déchargement, hors de la bâ-

che 10 de refroidissement au moyen des fourches correspondan-

tes 73 montées sur les chaînes 72.

Une buse extérieure 74a, ayant la forme d'un tuyau de grand diamètre et une extrémité ouverte dont le diamètre

intérieur est égal au conteneur cylindrique 24 mentionné ci-

dessus, est fixée sur la paroi d'extrémité à l'entrée de la bâche 10 de refroidissement de telle sorte que l'extrémité ouverte au moins de la buse se trouve sensiblement dans l'a- lignement du montage cylindrique 12, et de telle sorte que

son extrémité libre soit en contact avec ou au voisinage im-

médiat de l'extrémité ouverte du montage cylindrique 12. Une

buse intérieure 74b, ayant la forme d'un tuyau de petit dia-

mètre, est disposée coaxialement à l'intérieur de la buse ex-

térieure 74a. Cette buse intérieure 74b est dimensionnée de telle sorte que son extrémité ouverte présente un diamètre

intérieur et un diamètre extérieur qui sont sensiblement é-

gaux à ceux du tube 11 en acier à tremper. La buse intérieure

74b est introduite dans la buse extérieure 74a par l'intermé-

diaire d'un manchon 75 d'étanchéité monté dans une ouverture

de la paroi incurvée de la buse extérieure 74a. La buse in-

térieure 74b est disposée de telle sorte que son extrémité

ouverte puisse se trouver dans l'alignement du tube 11 en a-

cier. En outre, la buse intérieure 74b a, dans son ensemble,

la forme d'un U comme le représente la figure 12 et elle com-

porte une extrémité amont qui s'emboîte par glissement dans

une conduite principale 77b d'alimentation par l'intermédiai-

re d'un autre manchon 76 d'étanchéité. Comme le représente la

figure 12, les branches de la buse 74b en forme d'U sont pla-

cées horizontalement et la partie intermédiaire verticale est

reliée au piston plongeur d'un vérin hydraulique 78 de posi-

tionnement, monté horizontalement sur un socle approprié. La

manoeuvre du vérin 78 permet d'imprimer à la buse 74b en for-

me d'U un mouvement horizontal de va-et-vient et, par consé-

quent, d'approcher et d'éloigner la sortie de la buse 74b de l'extrémité ouverte du tube 11 en acier placé dans le montage

cylindrique 12.

Afin de refroidir rapidement les tubes en acier, l'appareil pour tremper des tubes en acier fonctionne de la manière suivante. Tout d'abord, on soulève le couvercle 41

pour ouvrir le montage cylindrique 12 en manoeuvrant le deu-

xième vérin hydraulique 38 de manière à faire tourner le bras dans le sens contraire à la rotation des aiguilles d'une montre, comme le représente la figure 13A. Ensuite, un tube

chaud 11 en acier qui a été mis en place sur les galets trans-

porteurs 66, est transféré sur les barres 69 de chargement par une rotation des bras 68 de transfert dans le sens contraire à la rotation des aiguilles d'une montre. Le tube 11 en acier roule le long des barres 69 de chargement et bascule dans la bâche 10 de refroidissement. Le tube 11 en acier est ainsi placé sur les supports 35 à l'intérieur de la coquille 21. A ce stade, la buse intérieure 74b a été retirée préalablement au moyen du vérin hydraulique 78 de positionnement, afin que

le tube en acier ne heurte pas, en basculant, cette buse in-

térieure 74b. Par ailleurs, l'eau de refroidissement est in-

jectée lentement par les buses extérieure 74a et intérieure 74b de manière àas'écouler vers l'avant de la bâche 10 de refroidissement afin de purger aussi rapidement que possible

le tube 11 en acier de l'air qu'il contient. Ensuite, le deu-

xième vérin hydraulique 38 entre en action et fait tourner l'arbre 37, le bras 40 et le couvercle 41 dans le sens de la rotation des aiguilles d'une montre afin d'amener le couvercle

41 en contact avec la coquille 21 et fermer le montage cylin-

drique 12 comme le représente la figure 13B. Les vérins hy-

drauliques 54 de verrouillage sont manoeuvrés ensuite pour a-

mener les crampons 53 de verrouillage en contact avec les bri-

des 22a de la coquille 21, verrouillant de ce fait la coquil-

le 21 et le couvercle 41 qui forment alors un ensemble. Le fait que le tube il en acier supporté par les supports 35 se trouve sensiblement dans l'alignement du montage cylindrique 12 (ou, du moins, que l'axe du tube en acier est parallèle à l'axe du montage cylindrique), détermine le trajet extérieur 13 d'écoulement autour du tube 11 en acier. Après que le tube il en acier a été chargé dans le montage cylindrique 12 comme on l'a décrit ci-dessus, le vérin hydraulique 64 de maintien est manoeuvré de manière à faire avancer la tige 65 de maintien afin de pousser le tube 11 en acier contre les supports 35,

maintenant de ce fait le tube en acier. En outre, le vérin hy-

draulique 78 de positionnement est manoeuvré pour faire avan-

cer la buse intérieure 74b afin d'amener son extrémité libre en contact avec ou au voisinage immédiat de l'extrémité libre du tube 11 en acier. Dans ces conditions, les débits d'eau de

refroidissement injectée dans les buses extérieure 74a et in-

térieure 74b sont augmentés jusqu'aux niveaux maxima prédéter-

minés. Les jets d'eau 79 de refroidissement s'écoulent ensuite longitudinalement à l'extérieur et à l'intérieur du tube 11 en acier placé dans le montage cylindrique 12, afin de refroidir rapidement le tube il en acier et le tremper. La répartition des vitesses d'écoulement des courants d'eau au voisinage des

surfaces extérieure et intérieure du tube en acier, est cons-

tante en n'importe quel point car l'eau 79 de refroidissement s'écoule longitudinalement au tube 11 en acier. Ce dernier

est refroidi rapidement dans son ensemble à peu près uniformé-

que

ment de sorte/la formation de points doux, de tapures de trem-

pe ou d'autres défauts analogues est empêchée.

On examinera maintenant rapidement les vitesses de refroidissement dues aux débits d'eau de refroidissement à l'extérieur et à l'intérieur du tube il en acier. A condition

que la section transversale du trajet d'écoulement à l'exté-

rieur du tube il en acier ait une surface supérieure à la sur-

face minimum requise, que la section transversale du trajet

d'écoulement à l'extérieur du tube 11 en acier ait une surfa-

ce sensiblement égale à la surface de la section transversale du trajet d'écoulement à l'intérieur du tube en acier, que la

buse intérieure 74b ait les mêmes diamètres intérieur et ex-

térieur que le tube il en acier, que l'extrémité libre de la

buse intérieure 74b soit sensiblement en contact avec l'extré-

mité libre du tube il en acier, et que les trajets d'écoule-

ment d'eau de refroidissement soient clairement séparés à l'extérieur et à l'intérieur du tube il en acier, on estime que le rapport du débit de l'eau de refroidissement s'écoulant

à l'extérieur du tube 11 en acier au débit de l'eau de refroi-

dissement s'écoulant à l'intérieur du tube 11 en acier, peut être approximativement égal à l'unité. Cependant, puisque la composition de l'acier, le coefficient de transmission de la chaleur, les films de vapeur et les couches d'oxydes formées au cours du laminage ou du traitement thermique précédent, ne sont pas nécessairement les mêmes pour les surfaces extérieure et intérieure du tube 11 en acier, il est préférable que le débit de l'eau de refroidissement qui s'écoule à l'extérieur du tube 11 en acier soit réglé à un niveau supérieur à celui

du débit de l'eau de refroidissement qui s'écoule à l'inté-

rieur du tube il en acier, afin d'empêcher toute déformation due aux contraintes thermiques pendant le refroidissement. Ces

débits corrects peuvent être déterminés expérimentalement.

On décrira ensuite un circuit pour faire circuler l'eau de refroidissement. Comme le représente la figure 14,

l'eau de refroidissement contenue dans la bâche 10 de refroi-

dissement comprenant l'eau venant de la sortie du montage cy-

lindrique, est désignée d'une manière générale par la réfé-

rence 79. L'eau s'écoule au-dessus du déversoir 10B à seuil

de trop-plein de la bache 10 et passe dans le tuyau 16 deéva-

cuation. Ce trop-plein est retenu provisoirement dans une cuve spéciale 80 et il est refroidi ensuite dans une colonne 81 de refroidissement. L'eau ainsi refroidie est refoulée par des

pompes 82 dans des conduites principales 77a et 77b d'alimen-

tation en eau qui comprennent des soupapes 83a et 83b de ré-

* gulation et qui alimentent respectivement la buse extérieure 74a et la buse intérieure 74b à partir desquelles l'eau est injectée de nouveau dans le montage cylindrique. La présence d'un réservoir aérien 84 du côté refoulement des pompes 82, est efficace pour obtenir une pression et un débit suffisants pour injecter l'eau sans qu'il soit besoin d'augmenter la

puissance des pompes 82 car la hauteur d'eau du réservoir aé-

rien 84 aide les pompes 82 à créer des débits suffisants d'eau

sous pression. Les débits d'eau à injecter par les buses ex-

térieure 74a et intérieure 74b peuvent être réglés individuel-

lement au moyen des soupapes 83a et 83b. Les débits optima

peuvent être obtenus facilement pour les deux buses.

On doit bien noter que le déplacement longitudinal du tube 11 en acier est empêché pendant la trempe ou injection

d'eau de refroidissement par les buses extérieure 74a et in-

térieure 74b car le tube il en acier est maintenu fixe par la

tige 65 de maintien.

Après que la trempe du tube il en acier a été effec-

tuée pendant un temps donné, par exemple quelques dizaines de secondes, les débits de l'eau de refroidissement injectée par les buses extérieure 74a et intérieure 74b, sont réduits. En

même temps, la manoeuvre du vérin hydraulique 54 de verrouil-

lage est inversée afin de libérer le crampon 53 de verrouil-

lage. Comme le représente la figure 13C, le deuxième vérin hy- draulique 38 est manoeuvré de manière à soulever le couvercle

41 afin d'ouvrir le montage cylindrique 12, et le premier vé-

rin hydraulique 18 est manoeuvré de manière à faire tourner la coquille 21 et le bras 20 dans le sens contraire à la rotation

des aiguilles d'une montre. Ensuite, le tube 21 en acier trem-

pé tombe des supports 35 sur les barres 70 de déchargement et

roule le long de ces barres jusqu'à leur extrémité inférieure.

Le tube 11 en acier est ensuite repris par des fourches 73 qui

le sortent de la bâche 10 de refroidissement et l'élèvent jus- qu'à un moyen approprié d'enlèvement tel qu'une série de ga-

lets transporteurs- (non représentés). Pendant que le tube 11

en acier est élevé par les fourches 73, la coquille 21 est ra-

menée dans sa position initiale représentée à la figure 13A par la manoeuvre en sens inverse du premier vérin hydraulique 18. La coquille 21 ramenée dans sa position initiale est prête

à recevoir le tube chaud suivant en acier. L'opération de trem-

pe d'un tube en acier se termine de cette manière et elle se

répétera pour les trempessuccessives.

Losqu'un tube chaud en acier est trempé comme on

vient de le décrire ci-dessus, il est nécessaire que le diamè-

tre intérieur du conteneur cylindrique 24 corresponde avec le

diamètre extérieur du tube en acier afin d'empêcher une aug-

mentation indésirable du débit d'eau à l'extérieur du tube en acier. Ceci signifie que le diamètre intérieur du conteneur cylindrique 24 doit être augmenté.lorsqu'on trempe des tubes en acier de grands diamètres, et réduit lorsqu'on trempe des tubes en acier de petits diamètres. A cet effet, on prépare plusieurs jeux de coquilles intérieures 23 et de couvercles intérieurs 43 dont les surfaces intérieures présentent des rayons de courbure différents. Un jeu correct constitué d'une

coquille intérieure et d'un couvercle intérieur, et correspon-

dant au diamètre extérieur d'un tube en acier à tremper, peut être choisi parmi les jeux existants et monté respectivement dans la coquille extérieure 22 et dans le couvercle extérieur

42. Dans l'appareil pour tremper des tubes en acier, mention-

né ci-dessus, le changement de la coquille intérieure 23 et du couvercle intérieur 43 peut s'opérer de la manière décrite ci-dessous. On décrira d'abord comment la coquille intérieure 23 et le couvercle intérieur 43 sont retirés de la coquille extérieure 22 et du couvercle extérieur 42. Lorsqu'ils sont assemblés, la coquille 21 est maintenue horizontale dans la bâche 10 de refroidissement et le couvercle 41 est placé sur

la coquille 21 de manière à lui correspondre, comme le repré-

sente la figure 15A. A ce moment-là, le vérin hydraulique 49 est manoeuvré de manière à retirer la clavette 46 du trou 44a percé de part en part dans la goupille 44 de verrouillage. Le couvercle intérieur 43 est ensuite déverrouillé du couvercle extérieur 42. Ensuite, comme le représente la figure 15B, le

deuxième vérin hydraulique 38 est manoeuvré de manière à fai-

re tourner le deuxième arbre 37, le bras 40 et le couvercle

extérieur 42 dans le sens contraire à la rotation des aiguil-

les d'une montre. Du fait que le couvercle intérieur 43 a été

déverrouillé du couvercle extérieur 42, seul ce dernier couver-

cle est levé par la rotation du bras 40 tandis que le couver-

cle intérieur 43 reste sur la coquille intérieure 23. Ensuite, le vérin 34 à deux étages situé à l'extérieur de la paroi

d'extrémité arrière de la bâche 10 de refroidissement, est ma-

noeuvré de manière à faire tourner le levier oscillant 31 dans le sens de la rotation des aiguilles d'une montre lorsqu'on

regarde la figure 7, afin de faire glisser la coquille inté-

rieure 23 et le couvercle intérieur 43 vers la droite lorsqu'on

regarde la figure 7 et donc dégager les clavettes 27 de la co-

quille intérieure 23, des plaques 26 de maintien fixées dans

les saillies 25 de la coquille extérieure 22. La coquille in-

térieure 23 est ainsi dégagée de la coquille extérieure 22.

L'ensemble formé par la coquille intérieure 23 et le couvercle intérieur 43, peut alors être retiré de la coquille extérieure 22. Pour retirer l'ensemble formé de la coquille intérieure 23 et du couvercle intérieur 43, on peut utiliser une grue (non

représentée) pour lever l'ensemble dans la direction représen-

tée par une flèche à la figure 15B. A ce stade, il faut écar-

ter davantage le couvercle extérieur en le faisant tourner

jusqu'à un point o il ne gêne pas la levée de l'ensemble co-

quille et couvercle intérieurs. En outre, le levier oscillant 31 est ramené légèrement en arrière jusqu'au point neutre o le levier oscillant 31 n'est pas en contact avec la goupille

qui est donc dégagée du levier oscillant 31.

On peut monter la coquille intérieure 23 et le cou-

vercle intérieur 43 sur la coquille extérieure 22 et sur le couvercle extérieur 42 en suivant en sens inverse le processus mentionné ci-dessus. Le montage cylindrique 12 étant ouvert comme le représente la figure 15B, un nouveau jeu de coquille

intérieure 23 et de couvercle intérieur 43 est d'abord intro-

duit dans la coquille extérieure 22. On fait ensuite tourner le levier oscillant 31 dans le sens contraire à la rotation des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde la figure 7, pour

faire glisser la coquille intérieure 23 et le couvercle inté-

rieur 43 vers la gauche à la figure 7. Les clavettes 27 de la coquille intérieure 23 sont placées en dessous des plaques 26

de maintien fixées dans les saillies 25 de la coquille exté-

rieure 22 et, de ce fait, la coquille intérieure 23 est fixée à la coquille extérieure 22. Ensuite, le couvercle extérieur 42 est retourné de manière à recouvrir la coquille extérieure 22. La goupille 44 de verrouillage, prévue sur le couvercle intérieur 43, est introduite dans l'ouverture 45 du couvercle

extérieur 42 et se prolonge au-delà de ce dernier couvercle.

Le vérin hydraulique 49 est manoeuvré pour introduire la cla-

vette 46 dans le trou 44a percé de part en part dans la gou-

pille 44 de verrouillage, fixant ainsi le couvercle intérieur 43 au couvercle extérieur 42. Lorsque le processus de montage

décrit ci-dessus est terminé, on fait tourner le levier oscil-

lant 31 dans le sens de la rotation des aiguilles d'une montre à la figure 7, afin que ce levier ne soit pas en contact avec la goupille 30 car, sinon, cette dernière gênerait le levier oscillant 31 lorsqu'on fera tourner la coquille 21 autour de

l'axe du premier arbre 17 au cours du stade suivant.

En plaçant un nouveau jeu de coquille intérieure 23 et de couvercle intérieur 43 pour former un nouveau conteneur cylindrique 24 dont le diamètre intérieur est approprié au diamètre extérieur d'un tube en acier à refroidir rapidement,

on peut éviter que le débit de l'eau de refroidissement s'é-

coulant à l'extérieur du tube en acier ne devienne indésira-

blement excessif ou insuffisant. Par conséquent, l'énergie nécessaire pour injecter l'eau de refroidissement peut être

optimisée et le coût de l'opération réduit.

Lorsque la coquille intérieure 23 et le couvercle

intérieur 43 sont remplacés par un nouveau jeu afin de modi-

fier le diamètre intérieur du conteneur cylindrique 24, l'ex-

trémité libre de la buse extérieure 74a est placée correcte-

ment par rapport à l'extrémité du conteneur cylindrique 24 si les extrémités d'entrée de la coquille intérieure 23 et du couvercle intérieur 43 qui font face à la buse extérieure 74a,

sont en cône comme le représente la figure 16. Cependant, l'a-

xe de l'extrémité libre de la buse intérieure 74b sera décentré

par rapport au tube 11 en acier à cause de son diamètre diffé-

rent. Si l'eau de refroidissement est injectée dans ces con-

ditions par la buse intérieure 74b, un écoulement turbulent se produira dans le courant d'eau de refroidissement, rendant

difficile un écoulement longitudinal de l'eau de refroidisse-

ment et compromettant, en fin de compte, l'effet de trempe.

Afin d'éliminer cette difficulté, on peut changer la partie d'extrémité de la buse intérieure 74b, en même temps que l'on change la coquille intérieure 23 et le couvercle intérieur 43,

de sorte que l'extrémité libre de la buse intérieure 74b pour-

ra être placée correctement par rapport à l'extrémité libre

du tube il en acier.

Pendant le refroidissement rapide du tube 11 en a-

cier au moyen de courants d'eau de refroidissement qui s'écou-

lent longitudinalement à l'extérieur et à l'intérieur du tube

il en acier, ce dernier fléchira du fait d'une variation d'é-

paisseur de sa paroi et de l'adhérence locale d'oxydes. Cette

flexion d'un long tube en acier aura parfois pour effet d'é-

carter l'un de l'autre la coquille 21 et le couvercle 41. Puis-

que les surfaces en contact des brides 22a de la coquille ex-

térieure 22 et des mâchoires des crampons 53 de verrouillage sont inclinées comme on l'a décrit ci-dessus, une composante

de l'effort d'écartement est appliquée aux crampons 53 de ver-

rouillage dans le sens de la libération de ces derniers. Si le tube 11 en acier fléchit de manière extrême,. à un point tel que l'effort appliqué au crampon 53 de verrouillage, du fait de l'écartement de la coquille et du couvercle provoqué par

la flexion du tube, dépasse la force de verrouillage c'est-à-

dire la pression de fluide appliquée au vérin hydraulique 54 de verrouillage, les crampons 53 de verrouillage tournent alors légèrement dans le sens de leur libération. En conséquence, le piston plongeur 54a du vérin hydraulique 54 de verrouillage

est ramené vers l'arrière et le couvercle 41 s'écarte légère-

ment de la coquille 21. Du fait que l'élément élastique 51 d'étanchéité, placé dans la rainure 50, se dilate de manière

à saillir au-delà de la face extérieure de la bride du cou-

vercle à l'état non comprimé, un joint étanche efficace est toujours maintenu entre le couvercle 41 et la coquille 21 qui sont légèrement écartés l'un de l'autre et, par conséquent,

une fuite d'eau de refroidissement venant du montage cylindri-

que 12 est empêchée. Bien que le retrait du piston plongeur 54a provoque une augmentation de la pression dans le vérin hydraulique 54 de verrouillage, aucun signal d'alarme n'est

déclenché par le pressostat 61 car cette augmentation de pres-

sion dans le vérin hydraulique 54 de verrouillage est inférieu-

re au niveau prédéterminé dans le pressostat 61. Dans le cas o un tube en acier a, au cours du refroidissement rapide, un

comportement momentané qui n'est pas considéré comme étant a-

normal, par exemple flexion du tube en acier dans les limites mentionnées ci-dessus et se produisant en même temps que le développement local de la transformation martensitique, le

refroidissement normal est poursuivi. Le pressostat 61 ne dé-

clenchera aucun signal d'alarme et aucune fuite d'eau de re-

froidissement ne proviendra du montage cylindrique 12. Si le tube 11 en acier fléchit davantage et écarte le couvercle 41 de la coquille 21 à un point tel que l'élément élastique 51 d'étanchéité est écarté de la surface de contact de la bride de la coquille, le crampon 53 de verrouillage tournera alors

davantage de manière à faire reculer encore plus loin le pis-

ton plongeur 54a et augmenter la pression dans le vérin hydrau-

lique 54 de verrouillage. Lorsque la pression dans le vérin hy-

draulique 54 de verrouillage est devenue supérieure au niveau préréglé dans le pressostat 61, ce dernier déclenche un signal d'alarme qui commande le sélecteur 58 afin qu'il modifie le trajet d'écoulement de telle sorte que le vérin hydraulique 54 de verrouillage ramène le piston plongeur 54a vers l'arrière,

libérant de ce fait les crampons 53 de verrouillage. Ces der-

niers sont libérés automatiquement de cette manière, afin de protéger le mécanisme de verrouillage lorsque le tube 11 en acier en cours de refroidissement fléchit de manière extrême

et applique un effort excessif aux crampons 53 de verrouilla-

ge. Du fait que le tube 11 en acier ne peut pas être refroidi normalement après la libération des crampons de verrouillage, il est préférable de concevoir l'appareil de telle sorte que

l'injection d'eau de refroidissement par les buses dans le mon-

tage cylindrique, soit interrompueen réponse au signal d'alar-

me mentionné ci-dessus.

Un essai de trempe de tube en acier a été effectué

à l'aide de l'appareil pour tremper des tubes en acier, cons-

truit comme on l'a décrit ci-dessus.

Les tubes en acier utilisés dans cet essai avaient un diamètre extérieur de 177,8 mm, une épaisseur de paroi de mm (et, en conséquence, un diamètre intérieur de 117,8 mm) et une longueur de 12 m. Ils étaient constitués d'acier AISI 4130 dont l'analyse de contrôle a donné les résultats suivants 0,29 % C, 0,23 % Si, 0,51 % Mn, 0,98 % Cr et 0,20 % Mo. Les

buses extérieure et intérieure avaient respectivement des dia-

mètres intérieurs de 476 mm et 117,8 mm.

Immédiatement après avoir été chauffé uniformément à la température de 920'C, le tube d'essai en acier a été transporté dans le montage cylindrique. La buse extérieure a injecté l'eau de refroidissement au débit de 6 600 m3/h et à la vitesse moyenne d'écoulement de 12 m/sec, tandis que la buse intérieure a injecté l'eau de refroidissement au débit

de 100 m3/h et à la vitesse moyenne d'écoulement de 2,5 m/sec.

Le tube en acier a été refroidi rapidement dans ces conditions

pendant 25 secondes et maintenu ensuite dans l'eau de refroi-

dissement contenue dans la bâche pendant 15 autres secondes.

Le tube a été ensuite retiré de la bâche au moyen des fourches

montées sur la chaîne élévatrice.

On a déterminé la dureté des tubes en acier ainsi trempés, les résultats obtenus étant indiqués sur le tableau 1 ci-dessous.

Tableau 1

Dureté (HRC) Sens transversal Sens longitudinal Extrémité Partie Extrémité avant * intermédiaire arrière * Surface extérieure 50,5 49,8 51, 8 Milieu de la paroi 50,1 50,4 50,7 Surface intérieure 51,6 50 50,6

* à 300 mm vers l'intérieur à partir de l'extrémité.

Le diagramme de transformation par refroidissement continu de l'acier essayé montre que cet acier a une dureté HRC de 43,3 pour un taux de martensite égal à 90 %. Les données du tableau 1 montrent que la dureté des tubes en acier qui ont

été l'objet des essais de dureté, atteint un niveau parfaite-

ment acceptable. En outre, malgré leur longueur et leur épais-

seur, les tubes en acier trempé présentent une dureté sensi-

blement uniforme aussi bien dans le sens longitudinal que transversal. Grâce à l'appareil pour tremper des tubes en acier

suivant la présente invention, les tubes en acier sont refroi-

dis uniformément et rapidement sur toute leur longueur et leur

épaisseur, ce qui a pour conséquence une amélioration de l'ef-

fet de trempe.

Les figures 17 à 19 illustrent un autre exemple de

réalisation de l'appareil pour tremper des tubes en acier sui-

vant la présente invention. Un arbre 85 disposé horizontale-

ment et longitudinalement à la bâche 10 de refroidissement,

est monté fou sur des paliers 86 fixés dans les parois de l'ex-

trémité avant et de l'extrémité arrière de la bâche 10 de re-

froidissement. L'arbre 85 est équipé de plusieurs rotors 87 montés à intervalles donnés. Un rotor 87 est illustré sur la vue à grande échelle de la figure 19. Le rotor 87 comprend trois socles 88 de montage disposés circonférentiellement à intervalles égaux. Sur chacun de ces socles 88 est montée une

coquille cylindrique semi-circulaire 21 qui se prolonge paral-

lèlement à l'arbre 85 et forme la moitié inférieure d'un monta- ge cylindrique 12 destiné à recevoir un tube en acier. Plus précisément, un bloc 89 qui se prolonge radialement, est fixé sur le socle 88 de montage. Deux goujons longitudinaux 92 sont

encastrés dans chaque face du bloc 89. D'autre part, la coquil-

le 21 comporte deux flasques radiaux 91 pour chaque bloc 89.

Deux mortaises 90 sont formées dans chaque flasque 91. Le bloc 89 de montage est placé entre deux flasques 91, les goujons 92 étant passés sans serrage dans les mortaises 90. La coquille

21 est ainsi montée sur les socles 88 de montage afin de li-

miter son déplacement dans le sens radial par rapport à l'ar-

bre 85, tandis que son déplacement longitudinal est empêché.

De plus, chacun des socles 88 de montage comporte deux manchons creux 93 qui se prolongent vers l'extérieur du rotor 87 et dont l'extrémité supérieure est ouverte. La face arrière de la coquille 21 comporte deux ergots 94 qui pénètrent dans les

manchons 93 montés sur le socle 88 de montage. Un élément élas-

tique 95, sous forme de ressort de Belleville, est placé dans le manchon 93 entre le socle 88 et l'ergot 94. Grâce à cette

disposition, lorsqu'un tube en acier est basculé dans la co-

quille 21, les éléments élastiques 95 jouent un rôle d'amor-

tisseurs en absorbant le choc que le tube 11 en acier fait su-

bir à la coquille 21. Le rotor 87 comporte également plusieurs

galets 96 disposés à intervalles égaux le long de sa circonfé-

rence. Un rail 97 de guidage est fixé à la bâche 10 de maniè-

re à entourer le rotor 87. La relation entre le rotor 87 et le rail 97 de guidage est telle que les galets 96 montés sur le

rotor sont en contact de roulement avec le rail 97 de guidage.

Comme on peut le voir à la figure 17, le rail 97 de guidage a une forme semi-circulaire dont le centre est situé sur l'axe du rotor 87. Le rail 97 est un arc de 180 qui part d'un point

situé en face de la partie inférieure gauche du rotor 87 jus-

qu'à un point situé en face de la partie supérieure droite de ce rotor lorsqu'on regarde la figure 17. En conséquence, le rotor.87 tourne le long du rail 97 de guidage qui sert d'appui, tandis que l'arc du rail 97 de guidage ne gêne pas le transfert

d'un tube en acier dans ou hors de la coquille.

Des supports 35 disposés à intervalles donnés dans la coquille 21, maintiennent le tube 11 en acier sensiblement

horizontalement dans le coquille 21.

A l'extrémité de l'arbre 85 qui se prolonge en dehors de la bâche 10 de refroidissement, est fixé un engrenage 99a qui engrène avec un autre engrenage 99b monté sur l'arbre de sortie d'un démultiplicateur 100 qui est connecté, à son tour, à un moteur électrique ou hydraulique 101. Le moteur 101 est alimenté de manière intermittente pour faire tourner l'arbre dans le sens indiqué par une flèche, par l'intermédiaire du train d'engrenages, de sorte que les coquilles 21 montées

à la circonférence du rotor 87 viennent se placer successive-

ment juste au-dessus de l'arbre 85.

Un chariot 102 est monté sur un châssis (non repré-

senté) au-dessus de la bâche 10 de refroidissement, de manière à pouvoir se déplacer librement dans le sens transversal,

c'est-à-dire dans le sens représenté par une flèche à la fi-

gure 17. Une tige 103 de guidage est suspendue au chariot 102 et un bloc mobile 105 est monté pour coulisser sur la tige 103 de guidage. Le bloc 105 est relié également au piston plongeur d'un vérin hydraulique 104 fixé au chariot 102. Un couvercle sensiblement semi-cylindrique 41, dont la partie concave est

tournée vers le bas, est fixé à la face inférieure du bloc mo-

bile 105. Le couvercle 41 forme avec l'une des coquilles 21 un montage cylindrique 12 destiné à recevoir un tube en acier. Le montage cylindrique 12 est réalisé par la manoeuvre du vérin hydraulique 104 qui abaisse le couvercle 41 de manière telle qu'il correspond à l'une des coquilles 21 qui a été mise en

place juste au-dessus de l'arbre 85.

Dans la paroi d'extrémité avant de la bâche 10 de

refroidissement, on a prévu une buse extérieure 74a pour fai-

re passer longitudinalement un courant d'eau de refroidissement à l'intérieur du montage cylindrique 12. Une buse intérieure

74b est introduite dans la buse extérieure 74a pour faire cir-

culer, à l'intérieur du tube 11 en acier placé dans le montage

cylindrique 12, un courant longitudinal d'eau de refroidisse-

ment. Au-dessus d'un côté de la paroi de la bâche 10 de

refroidissement, sont disposés plusieurs barres 69 de charge-

ment qui sont inclinées vers le bas et vers la bâche 10 de refroidissement pour permettre au tube en acier de rouler sur ces barres et basculer dans la coquille 21 tournée vers le haut Plusieurs barres 70 de déchargement sont disposées sur le fond de la bâche 10 de refroidissement, du côté opposé aux barres 69 de chargement par rapport à l'arbre 85. Les barres 70 de déchargement reçoivent le tube 11 en acier qui est évacué de la coquille 21 lorsque celle-ci tourne avec l'arbre 87. Une chaîne 72, montée entre un point inférieur aux barres 70 de

déchargement et un point situé au-dessus de la bâche 10 de re-

froidissement, transporte le tube 11 en acier hors de la bâ-

che 10 de refroidissement. Cette chaîne 72 est équipée de plu-

sieurs fourches 73 montées à intervalles réguliers pour pren-

dre le tube il en acier à l'extrémité inférieure des barres 70

et l'élever au-dessus de la bâche 10 de refroidissement.

En utilisant l'appareil pour tremper des tubes en

acier, construit comme on l'a décrit ci-dessus, on peut re-

froidir rapidement un tube en acier de la manière suivante.

Tout d'abord, le moteur 101 est alimenté afin de faire tourner l'arbre 85 et le rotor 87, et placer l'une des coquilles 21 juste au-dessus de l'arbre 85 de manière qu'elle soit tournée

vers le haut. Un tube chaud il en acier roule le long des bar-

res 69 de chargement et bascule dans la coquille 21 tournée vers le haut. Le tube chaud 11 en acier est placé ainsi à peu

près horizontalement sur les supports 35 prévus dans la coquil-

le 21. Lorsque le tube 11 en acier bascule sur les supports 35, les éléments élastiques 95, placés entre la coquille 21 et les

socles 88 de montage, se compriment pour permettre l'abaisse-

ment de la coquille 21 et, de ce fait, amortir le choc produit

par la collision du tube 11 en acier avec les supports. Ensui-

te, le vérin hydraulique 104 est manoeuvré afin d'abaisser le bloc 105 et le couvercle 41, plaçant ainsi àe dernier sur la coquille 21 de manière à ce qu'ils se correspondent. Après que le tube 11 en acier a été reçu dans la coquille 21 et que le montage cylindrique a été complété par le verrouillage de la coquille 21 et du couvercle 41, l'eau de refroidissement est injectée par les buses extérieure 74a et intérieure 74b afin

de faire passer longitudinalement des courants d'eau de re-

froidissement à l'extérieur et à l'intérieur du tube 11 en a-

cier afin de refroidir rapidement ce dernier. Si la bâche 10

de refroidissement est remplie d'eau de refroidissement jus-

qu'à un niveau situé au-dessus du rotor, le tube 11 en acier sera refroidi préalablement par cette eau de refroidissement

contenue dans la bâche 10 de refroidissement, lorsqu'il bascu-

le dans la coquille 21. Ce refroidissement préalable s'effec-

tue seulement à une vitesse faible de refroidissement et pen-

dant un temps réduit. La trempe du tube il en acier est sensi-

blement amorcée par l'injection d'eau de refroidissement par

les buses extérieure 74a et intérieure 74b.

Après que le tube Il en acier reçu dans le montage cylindrique 12 a été refroidi pendant un temps donné, plusieurs dizaines de secondes par exemple, le couvercle 41 est soulevé pour ouvrir l'assemblage cylindrique 12 et le rotor 87 tourne d'un angle de 1200 dans le sens contraire à la rotation des aiguilles d'une montre lorsqu'on regarde la vue de la figure 17. Lorsque la coquille 21 contenant le tube trempé 11 en acier a basculé du fait de la rotation du rotor 87, le tube trempé

11 en acier tombe de la coquille 21 sur les barres 70 de dé-

chargement. Lorsque le rotor 87 a tourné d'un angle de 1200, la coquille 21 suivante se trouve placée juste au-dessus de l'arbre 85, de sorte qu'elle peut recevoir le tube suivant à tremper en acier. En pratique, un tube trempé en acier tombe

d'une coquille 21 immédiatement avant que le tube chaud sui-

* vant en acier soit basculé dans la coquille suivante 21. L'ap-

pareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente in-

vention peut, de cette manière, tremper en continu et rapide-

ment plusieurs tubes en acier.

Lorsqu'on désire modifier le diamètre intérieur du

montage cylindrique 12 afin qu'il corresponde au diamètre ex-

térieur d'un tube en acier à tremper, on peut monter un autre jeu de coquille 21 et de couvercle 41 ou fixer à la coquille 21 et au couvercle 41 un adapteur approprié ayant en coupe transversale une forme semicirculaire. Le rotor est équipé,

de préférence, de quatre socles 88 de montage disposés circon-

férentiellement à intervalles réguliers, au lieu des trois so-

cles 88 de montage de l'exemple de réalisation décrit ci-dessus.

De ces quatre socles de montage, deux socles diamétralement opposés sont équipés de coquilles pour tubes en acier de grands diamètres ou de diamètres moyens, tandis que les deux autres socles sont équipés de coquilles pour tubes en acier de petits diamètres. De ce fait, on élimine la nécessité de changer de coquille et de couvercle chaque fois que le diamètre des tubes à tremper en acier varie. Le coefficient d'exploitation est augmenté puisqu'il ne faut pas arrêter l'appareil pour tremper

les tubes en acier, afin de changer de coquille et de couvercle.

Bien que le moyen d'injection illustré dans les exem-

ples de réalisation ci-dessus comprenne une buse extérieure 74a

et une buse intérieure 74b, la présente invention n'est pas li-

mitée à l'utilisation de ce moyen d'injection. Dans le cas de tubes en acier à paroi mince, la structure à double buse n'est

pas nécessaire. On peut utiliser un moyen d'injection compre-

nant une seule buse dont l'extrémité libre a un diamètre sen-

siblement égal au diamètre intérieur du montage cylindrique

12, pour injecter l'eau de refroidissement dans le montage cy-

lindrique et faire circuler à l'extérieur et à l'intérieur du

tube en acier des courants longitudinaux d'eau de refroidisse-

ment car une paroi mince ne provoquera pas un écoulement sen-

siblement turbulent. De plus, on peut placer le montage cylin-

drique 12 au-dessous ou au-dessus du niveau de l'eau de refroi-

dissement contenue dans la bâche 10 de refroidissement. Il est préférable que le montage cylindrique 12 soit immergé dans l'eau de refroidissement car cette dernière joue le rôle de moyen d'amortissement lorsqu'un tube en acier est basculé dans

la coquille 21. Du fait que la vitesse de chute du tube en a-

cier est réduite par l'eau de refroidissement, le choc du tube il en acier sur le montage cylindrique 12 est diminué, ce qui réduit au minimum les dommages provoqués à la surface du tube

en acier. En outre, l'eau de refroidissement pénètre immédia-

tement à l'intérieur du tube en acier, empêchant de ce fait

la formation de défauts tels que des points doux.

Comme on l'aura bien compris d'après ce qui précède, du fait que l'appareil pour tremper des tubes en acier sui-

vant la présente invention permet d'injecter l'eau de refroi-

dissement, par un moyen d'injection situé à une extrémité d'un montage cylindrique, dans un tube chaud en acier disposé dans un montage cylindrique et dans le sens longitudinal de ce mon-

tage, le tube en acier est refroidi rapidement par des cou-

rants d'eau de refroidissement qui s'écoulent longitudinalement

à l'extérieur et à l'intérieur du tube en acier. L'eau de re-

froidissement qui a absorbé la chaleur du tube en acier, par-

vient instantanément et rapidement au-delà du tube en acier et de la nouvelle eau de refroidissement entre en contact avec

le tube en acier pour assurer une vitesse constante de refroi-

dissement. Du fait que le tube en acier à tremper est maintenu par des supports de manière à se trouver dans l'alignement du montage cylindrique, des trajets annulaires et circulaires

d'écoulement ayant sensiblement les mêmes surfaces transver-

sales sont formés longitudinalement à l'extérieur et à l'inté-

rieur du tube en acier. La répartition des vitesses d'écoule-

ment des courants d'eau de refroidissement au voisinage des surfaces extérieure et intérieure du tube en acier, devient sensiblement uniforme dans toute section transversale et sur

toute la longueur du tube. En conséquence, la vitesse de re-

froidissement est stable et le tube en acier est trempé uni-

formément sur toute sa longueur. L'appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente invention ne présente pas les inconvénients rencontrés dans les appareils classiques de trempe du type à couronne et à immersion, y compris les points doux et les tapures ainsi que des déformations telles que les flexions. Du fait que les tubes en acier sont refroidis rapidement par des courants parallèles d'eau de refroidissement s'écoulant longitudinalement au tube en acier, les supports du tube peuvent être sensiblement larges sans diminuer l'effet

de trempe et, en conséquence, les contraintes de choc provo-

quées par le basculement du tube en acier sur les moyens de support sont réduites, de sorte que les dommages causés à la surface du tube en acier sont minimes. Du fait également que la présence d'une structure à double buse, constituée d'une buse extérieure et d'une buse intérieure, pour injecter l'eau de refroidissement dans le tube en acier et autour de celui-ci

permet de régler séparément les débits de l'eau de refroidis-

sement qui s'écoule à l'extérieur et à l'intérieur du tube en

acier, ou les vitesses de refroidissement des surfaces exté-

rieure et intérieure du tube en acier, on peut régler de maniè- re appropriée la vitesse de refroidissement et, en particulier,

empêcher la formation de tapures, ce qui conduit à une amélio-

ration supplémentaire de la qualité des tubes trempés en acier.

Dans l'appareil pour tremper des tubes en acier sui-

vant la présente invention, le montage cylindrique est formé d'une coquille extérieure et d'un couvercle extérieur, et une coquille intérieure et un couvercle intérieur sont montés de

manière amovible dans la coquille extérieure et dans le couver-

cle extérieur de manière à former un conteneur cylindrique qui

reçoit le tube en acier à tremper. Si plusieurs jeux de co-

quilles et de couvercles intérieurs, dont la surface intérieure présente des rayons de courbure ou des dimensions différentes,

sont préparés et si, parmi ces jeux, un jeu approprié de co-

quille et de couvercle intérieurs, dimensionné pour correspon-

dre au diamètre extérieur d'un tube particulier en acier, peut être choisi et monté dans la coquille et le couvercle extérieurs on pourra alors déterminer un trajet d'écoulement de section

droite appropriée entre le conteneur et le tube et, par consé-

quent, le débit de l'eau de refroidissement qui s'écoulera à l'extérieur du tube en acier pourra être optimisé. Puisqu'il est impossible de pomper une quantité excessivement grande

d'eau de refroidissement, on pourra réduire la puissance néces-

saire pour pomper l'eau de refroidissement ou les coûts de

fonctionnement, ce qui permet de réaliser une économie d'éner-

gie. Par ailleurs, dans l'appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente invention, la flexion anormale

d'un tube en acier dans le montage cylindrique pendant le re-

froidissement ou la charge excessive résultante appliquée à un crampon de verrouillage peut être détectée sous forme d'une augmentation de pression du fluide dans un vérin hydraulique prévu pour commander le crampon de verrouillage. Ce dernier

est libéré afin de dégager la coquille du couvercle sur la ba-

se de la valeur détectée. On peut empêcher la rupture du méca-

nisme de verrouillage, y compris les crampons de verrouillage,

les pivots et les vérins hydrauliques. Puisqu'il n'est pas né-

cessaire que le mécanisme de verrouillage soit largement di-

mensionné pour supporter une charge excessivement élevée, l'en-

semble de l'appareil peut avoir des dimensions et un poids ré-

duits. Enfin, dans le deuxième exemple de réalisation de l'appareil pour tremper des tubes en acier suivant la présente

invention, plusieurs coquilles formant chacune la moitié infé-

rieure d'un montage cylindrique destiné à recevoir un tube à

tremper en acier, sont montées circonférentiellement à inter-

valles réguliers sur un rotor qui peut tourner autour d'un axe horizontal, et un couvercle qui forme le montage cylindrique avec l'une des coquilles lorsqu'il est posé sur cette dernière,

est disposé de manière à pouvoir se déplacer verticalement au-

dessus du rotor. Après que le couvercle a été enlevé de l'une des coquilles qui se trouvait tournée vers le haut, le rotor tourne d'un angle donné. Lorsque la coquille, dans laquelle se trouve un tube trempé en acier, sera basculée du fait de la

rotation du rotor, le tube en acier tombera de cette coquille.

En même temps, la coquille suivante est déplacée vers le point

o elle se trouve tournée vers le haut. Le stade du bascule-

ment d'un tube trempé en acier depuis une coquille, peut s'ef-

fectuer sensiblement au même moment que le stade d'introduction

du tube chaud suivant en acier dans la coquille suivante. Cet-

te possibilité réduit au minimum les temps morts et contribue à améliorer le coefficient d'exploitation ou de production de l'appareil. Si on monte sur le rotor une variété de coquilles dimensionnées pour correspondre à des tubes en acier de grand

diamètres, de diamètres moyens et de petits diamètres, l'ap-

pareil pourra être adapté à des tubes en acier de diamètres

différents, sans qu'il soit nécessaire de remplacer une co-

quille par une autre. Cette caractéristique réduit au minimum

les temps d'arrêt et contribue également à améliorer le coef-

ficient d'exploitation de l'appareil.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples

de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con-

traire susceptible de variantes et de modifications qui ap-

parattront à l'homme de l'art.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour tremper des tubes en acier par re-

froidissement rapide au moyen d'un liquide réfrigérant, carac-

térisé en ce qu'il comprend un montage cylindrique allongé constitué d'une coquille et d'un couvercle amovible correspon-

dant à cette coquille afin de former entre eux un espace cylin-

drique destiné à recevoir le tube en acier, le couvercle-étant

enlevé de la coquille pour permettre l'introduction et l'éva-

cuation du tube en acier; des moyens de support disposés à l'intérieur du montage cylindrique pour supporter le tube en acier de telle manière que son axe soit parallèle à l'axe du

montage cylindrique; et un moyen d'injection disposé près d'u-

ne extrémité du montage cylindrique pour injecter le réfrigé-

rant à l'intérieur du tube en acier et autour de ce dernier

dans le montage cylindrique et dans son sens longitudinal.

2. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

une bâche de refroidissement qui est remplie d'un liquide ré-

frigérant, le montage cylindrique étant placé à peu près ho-

rizontalement dans la bâche de refroidissement.

3. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'injection comprend une buse extérieure tournée vers une extrémité du

montage cylindrique et dont le diamètre intérieur est sensible-

ment égal au diamètre intérieur du montage cylindrique; et

une buse intérieure disposée dans la buse extérieure et tour-

née vers une extrémité du tube en acier placé dans le montage cylindrique, le diamètre intérieur de cette buse intérieure

étant sensiblement égal au diamètre intérieur du tube en acier.

4. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la buse intérieure

est axialement mobile.

5. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les buses extérieure

et intérieure sont reliées respectivement à des conduites d'a-

limentation en liquide réfrigérant; et en ce qu'une soupape

de régulation du débit est montée dans chacune de ces condui-

tes.

6. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 2, caractérisé en ce que la coquille présen-

te en coupe transversale une forme semi-circulaire ouverte ver-

ticalement vers le haut; et en ce que le couvercle présente en coupe transversale une forme semi-circulaire ouverte verti-

calement vers le bas.

7. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 2, caractérisé en ce que la coquille est mon-

tée sur un arbre de rotation disposé parallèlement au montage cylindrique par l'intermédiaire de plusieurs bras, l'arbre étant entraîné dans un mouvement de rotation pour tourner la coquille vers le bas autour de l'arbre de telle sorte que le

tube en acier tombe de la coquille.

8. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication.7, caractérisé en ce que plusieurs barres pré-

vues pour recevoir le tube en acier lorsqu'il tombe de la co-

quille, sont disposées à la partie inférieure de la bâche de refroidissement.

9. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le couvercle est monté sur un autre arbre de rotation disposé parallèlement au montage cylindrique par l'intermédiaire de plusieurs bras, cet autre arbre subissant une rotation qui écarte le couvercle de la coquille en le faisant tourner vers le haut autour de cet arbre, de sorte que le tube en acier peut être chargé dans

la coquille.

10. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen

de verrouillage du couvercle sur la coquille, ce moyen de ver-

rouillage comprenant deux brides partant radialement des bords libres de la coquille et se prolongeant longitudinalement à celle-ci; deux brides partant radialement des bords libres du couvercle et se prolongeant radialement à celui-ci; et au

moins deux crampons de verrouillage articulés sur la face ex-

térieure du couvercle, chaque crampon présentant à une extré-

mité une mâchoire prévue pour s'engager sur la face inférieure

de la bride de la coquille de manière à verrouiller le couver-

cle sur la coquille.

11. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 10, caractérisé en ce que chaque crampon de verrouillage s'articule, en son centre, sur un support fixé à

la surface extérieure du couvercle; et en ce que l'autre ex-

trémité de chaque crampon de verrouillage s'articule sur le piston plongeur d'un vérin hydraulique monté sur la surface

extérieure du couvercle.

12. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la face inférieure de chaque bride de la coquille est inclinée vers le haut et vers le bord de la bride; et en ce que la face supérieure de

la mâchoire de chaque crampon de verrouillage présente une in-

clinaison correspondante.

13. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un cir-

cuit hydraulique à huile pour commander le vérin hydraulique, ce circuit hydraulique comprenant un détecteur pour détecter

la pression dans le vérin hydraulique et créer un signal d'a-

larme lorsque la pression détectée dépasse une pression prédé-

terminée, le vérin hydraulique effectuant alors un mouvement de retrait en réponse au signal d'alarme, de manière à libérer

le crampon de verrouillage.

14. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les bords libres de la coquille et du couvercle présentent des surfaces de contact dont l'une est pourvue d'une rainure longitudinale; et en ce qu'un élément élastomère d'étanchéité est monté dans cette rainure de manière à saillir partiellement hors de la rainure

vers l'autre surface de contact.

15. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 2, caractérisé en ce que la coquille se com-

pose d'une coquille extérieure semi-cylindrique allongée et d'une coquille intérieure semi-cylindrique allongée montée de manière amovible dans la coquille extérieure; en ce que le moyen de support est disposé dans la coquille intérieure; et en ce que le couvercle se compose d'un couvercle extérieur

semi-cylindrique allongé et d'un couvercle intérieur semi-cylin-

drique allongé monté de manière amovible dans le couvercle ex-

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térieur.

16. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 15, caractérisé en ce que la coquille inté-

rieure est pourvue d'au moins une clavette radiale; en ce que la coquille extérieure est pourvue d'au moins une plaque

de maintien; et en ce que la coquille intérieure glisse lon-

gitudinalement par rapport à la coquille extérieure afin que

la clavette s'introduise en dessous de la plaque de maintien.

17. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le moyen pour faire

glisser la coquille intérieure par rapport à la coquille exté-

rieure comprend une plaque d'extrémité fixée à l'autre extré-

mité de la coquille intérieure; une goupille fixée sur cette plaque d'extrémité et disposée perpendiculairement au sens longitudinal de la coquille intérieure; un levier oscillant

prévu pour entrer en contact avec la goupille, ce levier oscil-

lant pouvant osciller longitudinalement à la coquille inté-

rieure; et un vérin hydraulique dont le piston plongeur s'ar-

ticule sur le levier oscillant de manière à faire osciller ce

levier.

18. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 17, caractérisé en ce que le levier oscillant présente une encoche prévue pour recevoir la goupille, cette

encoche ayant une largeur supérieure au diamètre de la goupille.

19. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 15, caractérisé en ce que le moyen pour ver-

rouiller les couvercles extérieur et intérieur comprend une goupille de verrouillage disposée verticalement vers le haut depuis la partie supérieure du couvercle intérieur, un trou étant percé de part en part dans l'extrémité supérieure de cette goupille de verrouillage; une ouverture formée dans la partie supérieure du couvercle extérieur et dans laquelle peut passer la goupille de verrouillage; et une clavette disposée

de manière amovible à la partie supérieure du couvercle exté-

rieur et prévue pour être introduite dans le trou percé de part

en part dans la goupille de verrouillage.

20. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

un arbre de rotation disposé longitudinalement au montage cy-

lindrique; un moyen de commande pour faire tourner l'arbre de manière intermittente; au moins un rotor calé sur l'arbre et disposé radialement et circonférentiellement à celui-ci; plusieurs coquilles montées sur le rotor de manière à se trou- ver parallèles à l'arbre et ouvertes radialement vers le haut;

et un couvercle monté de manière a pouvoir se déplacer verti-

calement au-dessus de l'arbre.

21. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 20, caractérisé en ce qu'un moyen d'amortis-

sement sous forme d'élément élastique est disposé entre la co-

quille et le rotor.

22. Appareil pour tremper des tubes en acier suivant

la revendication 20, caractérisé en ce que le rotor est en-

tralné de manière intermittente dans un mouvement de rotation dans un sens, de manière à placer l'une des coquilles juste

au-dessus de l'arbre.