FR2612813A1 - Procede de percage et de fabrication de tubes sans soudure et equipement pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES SANS SOUDURE COMPRENANT LE PERCAGE D'UNE BILLETTE PLEINE 13 EN UNE SEULE PASSE AU MOYEN D'UN LAMINOIR DE PERCAGE, A UN RAPPORT DE PERCAGE SUPERIEUR A 4,0 OU UN RAPPORT D'EXPANSION SUPERIEUR A 1,15 OU UN RAPPORT D'EPAISSEUR DE PAROI AU DIAMETRE EXTERIEUR INFERIEUR A 6,5 . ON UTILISE UN LAMINOIR DE PERCAGE A ROULEAUX CONIQUES DONT L'ANGLE D'AVANCE B ET L'ANGLE DE CROISEMENT G SATISFONT AUX RELATIONS SUIVANTES 8 B 20 5 G 35 15 B G 50 ET LE DIAMETRE DE LA BILLETTE PLEINE, LE DIAMETRE EXTERIEUR ET L'EPAISSEUR DE PAROI D'UNE PIECE CREUSE 18 APRES PERCAGE REPONDENT A UNE CONDITION SPECIFIEE, DE SORTE QUE LES EQUIPEMENTS DE FABRICATION PEUVENT ETRE TRES SIMPLIFIES.

Description

PROCEDE DE PERCAGE ET DE FABRICATION DE TUBES SANS

SOUDURE ET EQUIPEMENT POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE

PROCEDE

La présente invention concerne un procédé de

perçage et de fabrication de tubes sans soudure, com-

prenant une opération de perçage dans laquelle une billette pleine constituant une matière de base pour les tubes sans soudure est amincie avec une capacité de traitement élevée. L'invention vise également un

équipement pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Le procédé Mannesmann sur laminoir à broche

ou procédé Mannesmann sur laminoir à mandrin est jus-

qu'à présent très utilisé pour la fabrication de tubes sans soudure. Dans ces procédés, la billette pleine, chauffée à la température prescrite dans un four de chauffage, est percée au moyen d'un laminoir ou banc de perçage de manière à obtenir une pièce creuse en forme de barre qu'on lamine en une ébauche creuse au moyen d'un dispositif d'allongement, par exemple un

laminoir à broche ou un laminoir à mandrin, par réduc-

tion principalement de son épaisseur de paroi, puis on réduit le diamètre extérieur au moyen d'un laminoir de réduction, tel qu'un dispositif de calibrage ou de réduction par étirage, afin d'obtenir des tubes sans

soudure finis ayant les dimensions spécifiées.

2 6 1 2 8 1 3

Le contenu technique de l'invention de la mê-

me demanderesse, décrite dans le brevet français n 2.503.

590 et caractérisée en particulier par une méthode de

perçage dans une telle fabrication de tubes sans soudu-

re, est décrit ci-après.

Suivant ce brevet antérieur, un angle d'avan-

ce B (l'angle que forme l'axe du rouleau avec un plan horizontal ou vertical passant par la ligne de travail) et un angle de croisement à (l'angle que forme l'axe du rouleau avec un plan vertical ou horizontal passant par la ligne de travail) de rouleaux principaux coniques supportés aux deux extrémités et disposés en opposition

horizontalement ou verticalement, de sorte que la bil-

lette ou la pièce creuse se trouve en eux, sont mainte-

nus dans les plages suivantes:

/ B 250

3c \ <250 3' q & 25 B <B +r 45

Des rouleaux à disque, disposés en opposition vertica-

lement ou horizontalement entre lesdits rouleaux prin-

cipaux, de sorte que la ligne de travail se trouve en-

tre eux, sont pressés contre la billette et la pièce

creuse pendant l'opération de perçage.

Cette invention antérieure est sensiblement

en contradiction avec le principe de perçage du pro-

cédé Mannesmann dans lequel le perçage est effectué

au moyen d'un effet dit de forgeage rotatif (effet Man-

nesmann), tandis que dans l'invention antérieure: (1) la production de l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) est limitée autant que possible; et; (2) la déformation de cisaillement circonférentielbtre ou la déformation par cisaillement de torsion de surface

el produites pendant l'opération de perçage sont limi-

tées autant que possible, afin d'obtenir un fluage de métal équivalent ou proportionnel à l'extrusion bien

qu'étant un laminage à rouleaux obliques.

Dans ce but, le laminoir de perçage est cons-

truit de manièreà permettre un perçage avec un angle de croisement élevé et un angle d'avance élevé, les rouleaux principaux sont coniques et on emploie des rouleaux à disque à la place des patins de guidage. Du fait de cette élimination de l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) pour empêcher l'amorçage de défauts de la surface intérieure de l'alésage et, en particulier, pour faire disparaître un champ de contraintes de cisaillement dQ à la déformation par cisaillement circonférentiel Lr, afin de limiter la propagation des défauts de la surface intérieure, on

peut maintenant fabriquer des tubes en matières consi-

dérées comme difficiles à travailler, par exemple des

métaux fortement alliés, des super-alliages et analo-

gues, tels que Inconel, Hastelloy, etc., sans parler des aciers de coupe et de l'acier inoxydable qui ne

pouvaient jusqu'à présent être traités que par le pro-

cédé d'extrusion Ugine-Sejournet.

De plus, dans une pièce coulée obtenue par coulée continue et comportant une porosité centrale, on peut fabriquer des tubes sans engendrer des défauts de la surface intérieure de l'alésage, ce qui est très avantageux pour la rationalisation du travail, les

coûts de fabrication et autres.

D'une manière générale, les déformations lon-

gitudinale, radiale et circonférentielle WL, 4- et e

lors du perçage peuvent être représentées par les équa-

tions suivantes, dans lesquelles le diamètre extérieur et la longueur de la billette pleine avant perçage sont désignés par do, 10, et le diamètre, la longueur et

l'épaisseur d'une pièce creuse après perçage sont dési-

gnés par d, 1 ett:2 1 do2 l= in-l = Ind lo 4(d-t)t = in 2 t r do lt = l2(d-t) do avec W1 + r + e 0 Bien que, par habitude, on utilise des valeurs de rapport de persage et de rapport d'expansion de tube, elles ne représentent pas exactement la quantité de déformation, mais elles sont définies comme suit: i do2 rapport de perage- 4t(D-t),o2 rapport d'expansion de tube d/do,

qui sont seulement des critères pour le degré de défor-

mation. Toutefois, comme leur signification intuitive est claire, on utilise souvent ces rapports comme des repères pour la déformation et on les utilise également

dans la description ci-après.

Dans le perçage usuel, le rapport de persage

est seulement de 3,0 à 3,3 environ et le rapport d'ex-

pansion de tube est de 1,05 à 1,08 environ et l'inven-

tion antérieure (brevet français no 2.503.590) de la présente demanderesse était également basée sur ces

plages habituelles.

Par suite, si on augmente trop le rapport de perçage ou le rapport d'expansion de tube au-dessus de ces valeurs, il se produit un effet de forgeage

rotatif excessif qui engendre un fort champ de con-

traintes de cisaillement circonférentiel pendant le persage, conduisant à la formation inévitable de défauts de la surface intérieure de l'alésage de sorte qu'on doit employer un système de perçage double utilisant

deux étages de laminoirs de perçage.

Plus précisément, la billette doit être percée au moyen du premier laminoir de perçage et on réduit l'épaisseur de paroi au moyen du deuxième laminoir de persage, par nouvel allongement (dans ce cas, le deuxième laminoir de perçage est appelé élongateu? rotatif.

Ce qui précède décrit l'arrièr plan techno-

logique à partir duquel la présente invention a été établie. La présente invention a pour objet un procédé de perçage, pour la fabrication de tubes sans soudure, quipermet d'effectuer le perçage au moyen d'un seul

laminoir de perçage au lieu de deux laminoirs de per-

çage utilisés jusqu'à présent.

La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de tubes sans soudure qui permet d'effectuer 90 à 95 % du traitement total avec le laminoir de perçage. Plus précisément, la présente

invention vise la production d'une pièce ou ébauche creu-

se, qui est proche du produit final, au moyen du laminoir

de perçage.

L'invention a encore pour objet un procédé de perçage qui permet d'éviter l'amorçage et la propagation

de défauts de la surface intérieure.

Le procédé suivant la présente invention est principalement caractérisée en ce qu'on conserve un angle d'avance B et un angle de croisements des rouleaux coniques, supportés aux deux extrémités et placés en opposition de part et d'autre d'une ligne de travail, dans les plages suivantes 8 B < 20c 4 <i350

B+ 50

en ce qu'on répond à la relation suivante simultanément

entre le diamètre d de la billette pleine et le diamè-

tre extérieure d et l'épaisseur de paroi t de la pièce

creuse après perçage.

1,5 ( r 4>,5 avec, ln 2t do ln 2(d-t) 0 do et en ce que le rapport de perçage est supérieur à 4,0, le rapport d'expansion du tube est supérieur à

1,15, ou le rapport de l'épaisseur au diamètre ex-

térieur est inférieur à 6,5 %. Ainsi, on peut effec- tuer le perçage à paroi mince avec une grande capacité de traitement au moyen d'une opération unique, pour presque tous les procédés de fabrication de tubes

sans soudure.

L'invention vise également un dispositif

pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus.

D'autres objets et avantages de la présente

invention apparaîtront mieux à la lumière de la des-

cription détaillée ci-après, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan schématique illustrant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue de c8té schématique

illustrant la mise en oeuvre du procédé suivant l'in-

vention; la figure 3 est une vue schématique analogue,

mais de face.

la figure 4 est une coupe partielle illustrant une structure de montage des extrémités de l'axe du rouleau principal d'un laminoir de perçage du type à rouleaux obliques utilisé dans le procédé suivant l'invention; et la figure 5 est une coupe partielle illustrant une structure de montage des extrémités de l'axe du rouleau principal d'un laminoir de perçage à rouleaux

obliques usuel.

La présente invention est décrite ci-après de

façon spécifique, sur la base de résultats d'essais ef-

fectués par la demanderesse.

2 6 1 2 8 1 3

Conditions de perçage Pendant des recherches effectuées au moyen d'un laminoir de perçage suivant le brevet antérieur précité, relatives à la limite du rapport de perçage et du rapport d'expansion de tube, c'est-àdire avec perçage à paroi mince à grande capacité, rapport de perçage élevé et rapport d'expansion de tube élevé,

et en poursuivant l'étude dans des conditions de per-

çage largement variables, on a trouvé que des condi-

tions qui pouvaient être presque négligées dans le cas du perçage avec le rapport de perçage et le rapport

d'expansion de tube usuels, engendraient des difficul-

tés dans le cas de ce perçage à paroi mince à grande capacité.

Cela concerne la possibilité ou non d'effec-

tuer l'opération de perçage et l'établissement de prin-

cipes fondamentaux relatifs à la répartition de la

réduction par laminage de l'épaisseur de paroi, axiale-

ment et circonférentiellement, lors du perçage. Toute déviation par rapport à ces principes peut provoquer un évasement (phénomène de renflement) ou un blocage et

une interruption de l'opération de perçage elle-même.

Les résultats des essais effectués parti-

culièrement en ce qui concerne la façon dont la réduc-

tion d'épaisseur par laminage doit être répartie lon-

gitudinalempent et circonférentiellement ne sont pas

décrits ci-après.

Au moyen d'un laminoir de perçage à rouleaux obliques, on a étudié, dans des essais de perçage, une plage de perçage possible dans laquelle le perçage peut

être effectué sans engendrer d'évasement ou de blocage.

On fait varier les diamètres des billettes pleines et des broches et on a fait varier l'angle d'avance B des rouleaux principaux en sept étapes, de 8 à 200 avec des intervalles de 2c, et l'angle de croisement e en sept étapes, de 50 a 35 avec des intervalles de 5c

Dans ces essais, le diamètre de l'épaule-

ment ou partie de pénétration des rouleaux principaux

est de 350 mm et la vitesse de rotation est de 60 t/mn.

Pour tenir la pièce creuse, on utilise des patins de guidage ou des rouleaux à disque de 900 mm de diamètre, afin de comparer les effets exercés sur la capacité de perçage. Les billettes sont en acier au carbone forgé, en quatre échantillons ayant des diamètres respectifs de 55 mm, 50 mm, 65 mm et 70 mm. Les broches ou mandrins sont de sept types, ayant des diamètres respectifs de 50 mm, 55m, 60mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm et 100 mm. On étudie toutes les combinaisons possibles

entre les billettes et les broches.

La condition déterminée dans laquelle le per-

gage est possible est exprimée par l'équation suivante: 1,5 - (r/ 'e 4,5..

. (1) avec, in 2t..... (2) y = ln 2(d-t) do La raison pour laquelle - Wt/ M'a4,5 est que, si - Y e>4,5, il se produit un évasement pendant le perçage, ce qui provoque un renflement de la paroi du tube entre les rouleaux principaux et les patins de..DTD: guidage ou les rouleaux à disque et interrompt fina-

lement le perçage. De même, la raison pour laquelle 1,5 -,/ e est que si 1,5 >- g/ oe le jeu entre la périphérie des broches et la pièce creuse diminue, ce qui provoque le blocage jusqu'à arrêter le perçage lui-même. De plus, si l'épaisseur de paroi de la pièce creuse devient trop mince, la paroi du tube peut être déchirée et pelée (phénomène de pelage) par les rouleaux

à disque ou par les bords des patins de guidage. Lors-

qu'on utilise les rouleaux à disque, le pelage tend à se produire davantage que dans le cas o on utilise les patins de guidage et on estime donc que la limite du rapport d'épaisseur de paroi (t/d) de la pièce creuse est de 3 % environ dans le cas des rouleaux à disque

et de 1,5% environ dans le cas des patins de guidage.

Bien que la différence entre ces valeurs soit seulement de 1,5 %, elle ne peut être négligée du point de vue

de la technique de production.

Ensuite, dans le procédé de perçage à paroi mince à une telle capacité élevée, l'effet de forgeage rotatif tend à se produire plus fortement, comme déjà

indiqué, ce qui accroit le fluage du métal dQ à la dé-

formation par cisaillement circonférentiel g/e pendant le perçage et engendre un fort champ de contraintes

de cisaillement. Autrement dit, des défauts de la sur-

face intérieure de l'alésage et des stratifications tendent à se produire. Afin d'éviter ces inconvénients, on examine les plages admissibles pour l'angle d'avance B, l'angle de croisement' et leur somme B + y et les résultats sont les suivants:

'I 200..... (4)

5 t < 35 ..... (5) o 3 + ys50o..... (6)

En particulier, lorsqu'on perce un acier for-

tement allié qui est une matière difficile à travailler,

pour obtenir une paroi mince à une capacité de traite-

ment élevée, on respecte les équations suivantes: ' <i 3 A 20o..... (4') 250 t t 350..... (5')

C B + 50 ..... (6')

Suivant le brevet antérieur précité, en ce qui concerne les plages numériques de l'angle d'avance B, de

l'angle de croisement ë et leur somme B + y, leurs li-

mites supérieures ont été imposées par des contraintes de construction mécanique. Dans la présente invention, comme décrit plus loin, grâce à des perfectionnements de la structure de montage de l'extrémité de l'axe des rouleaux du côté d'entrée, les limitations dues à la structure mécanique sont supprimées en ce qui concerne B, Y et B + et les limites supérieures sont fixées par considération de la déformation par cisaillement circonférentiel Y e de la même façon que pour les limites inférieures. Plus précisément, la raison pour laquelle

35 est que si > 350, le fluage du métal par défor-

mation de cisaillement circonférentiel est dépas-

sé et il en résulte un fluage inverse du métal. La raison est la même pour l'angle d'avance B puisque, si B > 20 , le fluage du métal s'inverse du fait que la limite supérieure del'angle de croisement - est fortement augmentée, de 250 à 350. Cela est également vrai pour la limite supérieure de la somme de l'angle

d'avance B et de l'angle de croisements.

D'autre part, les limites inférieures de l'an-

gle d'avance P, de l'angle de croisementY et de leur somme X + r sont fixées en tenant compte de ce que ces limites doivent éviter la formation de défauts de la surface intérieure de l'alésage engendrés par l'effet

de forgeage rotatif (effet Mannesmann) et la déforma-

tion par cisaillement circonférentiel.

Exemple d'équipement pour la mise en oeuvre du procédé

suivant la présente invention.

On décrit la construction d'un laminoir de perçage utilisé dans la mise en oeuvre de la présente invention, en particulier dans le cas de perçage à paroi mince et à grande capacité de traitement avec un rapport de perçage et un rapport d'expansion de tube élevés,

cette construction étant illustrée sur les figures 1 à 4.

Les rouleaux principaux 11,11' sont coniques et ils présentent des surfaces de roulage ou de laminage lla, ll'a ayant un angle d'entréell du côté d'entrée d'une billette pleine 13, et des surfaces de laminage llb, ll'b

ayant un angle de sortie D2 du côté de sortie, des par-

ties de pénétration llg,ll'g étant définies à l'inter-

2 6 1 2 8 1 3

section entre les surfaces de laminage d'entrée lia, ll'a et les surfaces de laminage de sortie llb,ll'b, et chaque axe de rouleau llc, 11'c étant supporté à ses deux extrémités par des paliers 16a,17a montés sur des bâtis 16,17. Les axes de rouleau 11c,1'c

sont disposés d'une manière telle que leurs prolonge-

ments s'étendent suivant un même angle d'avance B dans

des directions opposées par rapport à un plan horizon-

tal, ou un plan vertical différent de la figure, con-

tenant une ligne de travail X-X suivie par la billet-

te pleine 13, et que lesdits prolongements se croisent suivant un angle de croisement symétrique Y par rapport à un plan vertical, ou un plan horizontal différent de la figure, passant par la ligne de travail X-X. En outre, les rouleaux sont prévus pour tourner dans le même sens, comme indiqué par des flèches, à la même vitesse angulaire. Comme représenté sur la figure 3, des patins

de guidage 12,12' sont placés entre les rouleaux prin-

cipaux 11,11' et une ébauche ou pièce creuse 18 es.t interposée entre ces patins, les patins étant placés au-dessus et au-dessous, ou de chaque côté en dehors de la figure, de la ligne de travail X-X. On peut remplacer les patins de guidage 12,12' par des rouleaux à disque entraînés. L'extrémité avant d'une broche de perçage 14, supportée par un mandrin 16 à sa partie arrière, est située à un endroit espacé des parties de pénétration llg,ll'g d'une distance déterminée vers

le côté d'entrée de la billette pleine 13.

Il faut noter maintenant que la structure de maintien de l'extrémité de l'axe du rouleau, du côté d'entrée, est très améliorée par rapport à celle du

laminoir de perçage suivant le brevet antérieur préci-

té de la même demanderesse.

La figure 5 est une coupe partielle illustrant la construction usuelle de l'invention de maintien de l'extrémité de l'axe du rouleau principal. Suivant l'art

antérieur, un rouleau principal 21 est construit de sor-

te que ses extrémités d'axe, en saillie par rapport aux surfaces 21a,21b du rouleau du côté entrée et du côté sortie, sont supportées par des paliers 26a,27a fixés sur des bâtis 26,27. Ainsi, si l'angle de croisement est supérieur à 250, les extrémités de l'axe du rouleau

tendent à entrer dans la ligne de travail de la billet-

te pleine 13, ce qui interfère sensiblement avec l'opé-

ration de laminage.

Au contraire, dans un équipement pour la mise en oeuvre de procédé de la présente invention, comme représenté sur la figure 4, les deux extrémités de l'axe

de rouleau lic du rouleau principal 11 sont respective-

ment supportées sur les bâtis 16,17 par l'intermédiaire des paliers 16a, 17a, mais le palier 16a du côté d'entrée

est placé dans un logement annulaire lld formé par l'a-

grandissement partiel d'un alésage dans lequel passe l'axe de rouleau llc. Un élément support faisant partie du bâti 16 est également, pour sa partie principale, placé dans le logement annulaire 11d. Ainsi, on évite une interférence mécanique entre le palier 16a du côté d'entrée et la billette pleine qui avance, et l'angle

de croisement Y peut être proche de 350. Ainsi, la li-

mite supérieure de l'angle de croisementY est forte-

ment augmenté et un rappel par les rouleaux à disque pendant le perçage n'est pas obligatoire comme c'était

le cas dans l'invention antérieure.

EXEMPLE 1

Bien qu'une billette coulée en acier inoxyda-

ble austénitique fabriquée par coulée continue ait une

aptitude assez médiocre au traitement à chaud, on choi-

sit un acier inoxydable austétinique avec addition de

Nb (18Cr-8Ni-lNb) ayant en particulier une mauvaise dé-

formabilité à chaud et on prépare une billette de dia-

mètre d0 égal à 60 mm, à partir de la région centrale d'une pièce coulée de 187 mm de diamètre produite par

coulée continue horizontale, afin d'effectuer un es-

sai de persage à paroi mince, avec un rapport de per-

çage élevé, au moyen d'un laminoir de perçage à rou-

leaux obliques. Caractéristiques du laminoir de perçage: angle de croisement Y des rouleaux principaux: 2 angle d'avance B des rouleaux principaux: 16 diamètre d'épaulement des rouleaux principaux: 350 mm diamètre de broche: 55 mm diamètre des rouleaux à disque: 900 mm Conditions de perçage: diamètre d0 de la billette pleine: 60 mm diamètre extérieur d de la pièce creuse: 60,7 mm épaisseur de paroi t de la pièe creuse 1,7 mm

rapport de perçage: 9,0 (le rapport de per-

çage maximal usuel est de 3,0 à 3,3 environ) rapport d'expansion du tube: 1,01 épaisseur de paroi / diamètre extérieur: 2,8 % ie rapport minimal usuel épaisseur de paroi / diamètre extérieur est de 8 à 10 % environ) contrainte logarithmique radiale = in 2t = -2,87 do contrainte logarithmique circonférentielle Ft n2(d-t) vyG'= ln do = 0j68

Le rapport de répartition de la réduction cir-

conférentielle et longitudinale est correct et le per-

çage est effectué régulièrement, sans engendrer d'éva-

sement ou de blocage.

D'autre part, un procédé à laminoir à broche Mannesmann est employé très largement comme procédé de fabrication, en particulier pour des tubes sans soudure

de diamètre moyen. Dans ce procédé, le persage est ef-

fectué d'une manière telle que la billette est d'abord percée par le laminoir de perçage, son épaisseur de paroi est réduite par un élongateur rotatif, elle

est allongée par un laminoir à broche pour une nouvel-

le réduction, sa surface intérieure est traitée par un dispositif de lissage, puis son diamètre extérieur est réduit au moyen d'un laminoir de réduction, tel qu'une machine de calibrage (laminoir de calibrage), une machine de réduction par étirage (laminoir de

réduction à étirage) ou un laminoir de calibrage rota-

tif et autre, de manière à obtenir un produit fini aux

dimensions spécifiées. Par contre, le procédé de per-

çage à paroi mince et à rapport de perçage élevé sui-

vant la présente invention est conçu pour effectuer

les opérations des quatre machines prédédentes, c'est-

à-dire le laminoir de perçage, l'élongateur rotatif, le laminoir à broche et la machine de lissage, au moyen d'un unique laminoir de perçage du type à rouleaux obliques. On peut donc dire que le principe technique de la présente invention procure, en particulier, un procédé de fabrication très remarquable. Bien entendu, on peut très facilement supprimerune machine telle que

1élongateur rotatif.

Dans la mise en oeuvre de l'invention, puis-

que l'effet de forgeage rotatif (effet Mannesmann) est limité et que le champ de contraintes de cisaillement est éliminé, il ne se produit guère de défauts de la surface intérieure de l'alésage, bien que le perçage soit un perçage à paroi très mince et que la matière

à traiter ait une très mauvaise aptitude au traite-

ment à chaud. De plus, l'opération de perçage est si stable qu'il n'y a pratiquement pas de défauts tels qu'évasement, blocage ou pelage, lors du perçage

de vingt échantillons.

De même, lorsqu'on examine l'effet dans la fabrication de tubes de soudure de petit diamètre, on

voit que, parmi les traitements par le laminoir de per-

Gage, l'élongateur rotatif (non utilisé dans la plupart des cas), le laminoir à mandrin à huit étages, le four de réchauffage et la machine de réduction par étirage, les opérations du laminoir de perçage, de la machine d'allongement rotative et du laminoir à mandrin à

huit étages peuvent être exécutées par un seul lami-

noir de perçage du type à rouleaux obliques, ce qui a pour résultat de supprimer le refroidissement de la

pièce creuse et donc de supprimer le four de rechauf-

fage. L'avantage économique de l'invention est donc très important et en outre on comprend que le laminoir à mandrin, qui comporte habituellement huit étages

(rapport d'allongement maximal 4,5), peut très facile-

ment être réduit à moins de quatre étages (rapport

d'allongement inférieur à 2,5) par exécution du per-

çage à paroi mince à haute capacité dans le laminoir

de perçage du type à rouleaux obliques.

En outre, il faut noter que, aussi bien pour les diamètres moyens que les petits diamètres, on peut conserver, mais il est possible de supprimer,

non seulement l'opération d'allongement mais égale-

ment les opérations de réduction ou calibrage. Ainsi, conformément à la présente technique, le produit final peut être terminé au moyen du seul laminoir de perçage

* à rouleaux obliques, si le diamètre est fixé dans l'o-

pération de perçage.

EXEMPLE 2

On choisit un acier fortement allié (25Cr -

20Ni) ayant une aptitude au traitement à chaud encore plus mauvaise et, de la même façon que dans l'exemple 1,

on prépare une billette de diamètre d0 de 55 mm à par-

tir de la région centrale d'une pièce coulée de 187 mm de diamètre fabriquée par coulée continue horizontale, afin d'effectuer un essai de perçage à paroi mince

avec un rapport élevé d'expansion de tube.

Caractéristiques du laminoir de perçage:

angle de croisement t des rouleaux princi-

paux: 250 angle d'avance B des rouleaux principaux: 12 diamètre d'épaulement des rouleaux princi- paux: 350 mm diamètre de broche: 100 mm Conditions de perçage: diamètre d0 de la billette pleine: 55 mm diamètre extérieur d de la pièce creuse:110,8 mm épaisseur de paroi t de la pièce creuse: 1,8 mm

rapport de perçage: 3,9 (le rapport de per-

çage est de 3,0 à 3,3 environ) rapport d'expansion du tube: 2,02 (le rapport d'expansion de tube maximal usuel est de 1,05 à 1,08 environ) épaisseur de paroi/diamètre extérieur: 1,6 % (le rapport minimal usuel épaisseur de paroi/diamètre extérieur est de 8 à 10 %

environ).

Contrainte logarithmique radiale: 2t >V ln = -2ind 2,73 Contrainte logarithmique circonférentielle: - n2(d-t) c = ln 2(d-t) 1,38 d 'd /W = 1, 98 Le rapport de répartition de la réduction circonférentielle et longitudinale est correct et le

perçage est effectué régulièrement sans engendrer d'éva-

sement et de blocage.

D'autre part, bien qu'un laminoir d'expansion,

appelé machine d'expansion rotative servant de lami- noir pour l'expansion de la pièce creuse percée, exis-

te comme équipement pour la fabrication de tubes sans soudure de grand diamètre, si on considère le fait que son rapport d'expansion est seulement de 1,3 à 1,5 environ et que le rapport entre l'épaisseur de paroi

2 6 1 2 8 1 3

et le diamètre extérieur de la pièce creuse est égale-

ment de 5 à 7 % environ seulement, le principe techni-

que de la présente invention, suivant lequel le per-

çage et l'expansion du tube peuvent être effectués par la même opération pour obtenir un rapport épais- seur de paroi/diamètre extérieur de 1,5 %, constitue

en particulier un procédé de fabrication remarquable.

En outre, dans cet essai de perçage, bien

qu'on puisse obtenir un perçage et une expansion remar-

quables grâce au procédé de perçage à angle de croise-

ment et angle d'avance élevés et malgré une très mé-

diocre aptitude de traitement à chaud de la matière, la pièce creuse après perçage est exempte de défauts

de la surface intérieure de l'alésage et de stratifi-

cations résultant de fissures dans l'épaisseur de la paroi. Dans cet exemple, l'opération de perçage est également si stable que des incidents, tels qu'un évasement et un blocage, ne se produisent pratiquement

pas lors du perçage de 20 échantillons. De plus, l'appa-

rition d'incidents de pelage est évitée par l'emploi

de patins de guidage au lieu de rouleaux à disque.

EXEMPLE 3

Compte tenu du fait qu'un perçage avec un

rapport de perçage élevé a été satisfaisant dans l'exem-

ple 1 et qu'un perçage avec un rapport d'expansion élevé a été satisfaisant dans l'exemple 2, on procède dans l'exemple 3 à un perçage avec à la fois un rapport de perçage et un rapport d'expansion élevés. On utilise comme échantillon une matière allongée forgée en acier fortement allié (30 Cr - 40 Ni - 3 Mo) et le diamètre de la billette pleine est de 60 mm. Dans le perçage,

on utilise les patins de guidage.

Caractéristiques du laminoir de perçage: angle de croisement des rouleaux principaux:30 angle d'avance B des rouleaux principaux: 14

diamètre d'épaulement des rouleaux princi-

paux: 350 mm diamètre de broche: 90 mm Conditions de perçage: diamètre dO de la billette pleine: 60 mm diamètre d de la pièce creuse: 101,8 mm épaisseur de paroi t de la piècecreuse: 1,8 mm

rapport de perçage: 5,0 (le rapport de per-

çage maximal usuel est de 3,0 à 3,3 envi-

ron)

rapport d'expansion: 1,70 (le rapport d'ex-

pansion maximal usuel est de 1,05 à 1,08 environ) épaisseur de paroi /diamètre extérieur: 1,8% (le rapport minimal usuel épaisseur de paroi/diamètre extérieur est de 8 à 10 % environ) contrainte logarithmique radiale: 2t g = in do = -2,81 contrainte logarithmique circonférentielle: = in 2(d-t) = 1,10 do - &/Ye= 2>34 Le rapport de répartition de la réduction circonférentielle et longitudinale est correct et le persage est effectué régulièrement, sans engendrer

d'évasement et de blocage.

Bien entendu, dans cet essai également, puis-

qu'on emploie le procédé de perçage à angle de croise-

ment et angle d'avance élevés, malgré le perçage à un

rapport de perçage et un rapport d'expansion très éle-

vés et bien que la matière ait une très médiocre apti-

tude au traitement à chaud, la pièce creuse après per-

çage est exempte de défauts de la surface intérieure

de l'alésage et de stratifications résultant de fissu-

res dans l'épaisseur de la paroi. L'opération de per-

gage est également si stable que des incidents tels

qu'évasement, blocage et pelage ne se produisent pra-

tiquement pas dans le perçage de 20 échantillons.

CommedéJà indiqué, la présente invention est avantageuse en ce que le perçage à paroi mince peut

être effectué régulièrement à une capacité de traite-

ment élevée, sans provoquer d'incidents tels que des défauts de la surface intérieure de l'alésage, une stratification, un évasement, un blocage, un pelage,

etc. De plus, le laminoir de perçage, la machine d'al-

longement, le laminoir à broche et la machine de lissa-

ge utilisés jusqu'ici dans la fabrication de tubes sans soudure de diamètre moyen peuvent être remplacés

dans de nombreux cas de la pratique par un seul lami-

noir de perçage du type à rouleaux obliques, de sorte que les équipements sont sensiblement diminués et par conséquent les consommations d'énergie, les surfaces de plancher et les coûts de production peuvent être réduits. De même, lorsqu'on examine les effets dans la fabrication de tubes sans soudure de petit diamètre, on voit que, parmi les opérations effectuées par le laminoir de perçage, la machine d'allongement rotative (non utilisée dans la plupart des cas), le laminoir à mandrin à 8 étages, le four de réchauffage et la machine de réduction à étirage, les opérations allant

du laminoir de perçage au laminoir à mandrin à 8 éta-

ges peuvent être exécutées par un seul laminoir de per-

çage du type à rouleaux obliques, ce qui permet de sup-

primer le refroidissement de la pièce creuse et par

conséquent de supprimer le four de réchauffage.

Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention sans

sortir du cadre de celle-ci.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de tubes sans sou-

dure par laminage à rouleaux obliques, caractérisé en ce qu'un angle d'avance B et un angle de croisement Y

de rouleaux coniques (11), supportés aux deux extrémi-

tés et placés en opposition de part et d'autre d'une ligne de travail (XX), sont maintenus dans les plages suivantes: 8 f B t20 t 350 15c B + 50o en ce que, simultanément le diamètre dO d'une billette pleine (13) et le diamètre extérieur (d) et l'épaisseur

(t) d'une pièce creuse (i8) après perçage sont détermi-

nés par la relation suivante: 1> i - 53 4,5 avec, n = indo do 2(d-t) 410ln do et en ce que le rapport de perçage est maintenu au-dessus de 4,0, le rapport d'expansion au-dessus de 1,15 ou le rapport de l'épaisseur de paroi au diamètre extérieur

au-dessous de 6,5 %.

2. Procécé de fabrication de tubes sans sou-

dure de diamètre moyen suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce creuse (18) fabriquée suivant ce procédé est allongée au moyen d'un laminoir

à broche et calibrée au moyen d'une machine de calibra-

ge après lissage.

3. Procédé de fabrication de tubes sans sou-

dure de diamètre moyen suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la pièce creuse

(18) fabriquée suivant ce procédé est directement ca-

libré au moyen d'une machine de calibrage.

4. Procédé de fabrication de tubes sans sou-

dure de petit diamètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce creuse (18) fabriquée suivant ce procédé est allongée à un rapport d'allon-

gement inférieur à 2,5, au moyen d'un laminoir à man-

drin comportant un petit nombre d'étages, inférieur à 4, puis son diamètre extérieur est réduit au moyen

d'une machine de réduction à étirage, pour calibrage.

5. Procédé de fabrication de tubes sans soudure de petit diamètre suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la pièce creuse (18) fabriquée suivant ce procédé est directement réduit au moyen d'une machine de réduction

à étirage, pour calibrage.

6. Procédé de fabrication de tubes sans sou-

dure suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce creuse (18) fabriquée suivant ce procédé est simultanément calibrée en un produit fini au cours

de l'opération de perçage.

7. Equipement de perçage et de fabrication de tube sans soudure pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, qui comprend deux rouleaux obliques (11-11') et une broche de perçage (14-15),

caractérisé en ce que les axes (llc-11'c) desdits rou-

leaux sont disposés suivant des angles d'avance B et de croisement tels que

8 0 < B 20

< 35

15o B + 50

et en ce que l'extrémité de chaque axe (11c-11'c) tour-

née du c8té d'entrée de l'équipement est supportée sur un bâti (16) par l'intermédiaire d'un palier (16a) qui est placé dans un logement annulaire (11d) creusé dans l'extrémité correspondante du rouleau (11), une partie

dudit bâti (16) pénétrant dans ledit logement.