ITPD20080096A1 - Tubo in nichel puro e metodo per la fabbricazione del medesimo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Stato dell’arte dell'invenzione

L'invenzione si riferisce a un metodo di fabbricazione di un tubo in nichel puro (vale a dire nichel metallico contenente una percentuale di Ni non inferiore al 99% in massa), e a un tubo in nichel puro. I n particolare la presente invenzione si riferisce a un tubo in nichel puro che è utile come componente di retroillum inazione per un display a cristalli liquidi o come componente assorbitore per dispositivi a vuoto e a un metodo per la fabbricazione di un tale tubo in nichel puro. Per le seguenti ragioni un tubo in nichel puro utilizzabile come componente di retroillum inazione per un display a cristalli liquidi o come componente assorbitore per dispositivi a vuoto è generalmente disponibile in com mercio (fornito da un produttore di materiale a una ditta di assemblaggio) come tubo diritto avente una lunghezza di circa 4 m al massimo. Nella ditta di assemblaggio, il tubo in nichel puro è tagliato in pezzi aventi una lunghezza che varia da svariati millimetri a svariate decine di millimetri utilizzando un dispositivo di taglio automatico quando il tubo in nichel puro è utilizzato come componente di retroillum inazione per un display a cristalli liquidi e quindi tali pezzi di tubo vengono sottoposti a svariati trattamenti compresa la sbavatura, prima di essere incorporati in qualità di componente in una struttura di retroillum inazione di un display a cristalli liquidi, ecc.

Nel caso in cui tale tubo diritto debba essere tagliato utilizzando un dispositivo di taglio automatico, è chiaramente comprensibile che un aumento della lunghezza del tubo diritto corrisponde a un maggior vantaggio nel ridurre il tempo necessario per la disposizione e a un aumento nell'efficienza della produzione del componente. I noltre il prezzo del nichel sta aumentando vertiginosamente negli ultimi anni. Pertanto si presenta attualmente la necessità di perseguire l'eliminazione della presenza di pezzi di scarto che rimangono sulla macchina di lavorazione, o su un utensile di supporto del materiale di una macchina per tagliare, e non possono essere usati come componente vero e proprio, ovvero perseguire un m iglioramento della resa.

Per quanto riguarda il metodo di fabbricazione del tubo in nichel puro, generalmente è stata impiegata la trafilatura a barra oppure la trafilatura a spina fissa. La trafilatura a barra è un metodo in cui una barra rotonda è inserita all'interno di un tubo senza saldatura o parzialmente senza saldatura, tagliato in modo da avere una lunghezza predeterm inata, e successivamente il tubo è trafilato diritto per fabbricare il tubo in nichel puro.

Qui il termine "tubo parzialmente senza saldatura" è definito come un tubo in cui un materiale è lam inato in continuo in una direzione perpendicolare alla lunghezza del materiale a partire da un’estremità del materiale facendo uso della profilatura per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale approssimativamente circolare e successivamente i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per mezzo di saldatura TIG, ecc., per ottenere una configurazione tubolare allungata. La trafilatura a spina fissa è un metodo in cui un utensile di lavorazione interno denominato spina è avvitato sull'estremità distale del mandrino circolare e inserito in un tubo senza saldatura o parzialmente senza saldatura e quindi il tubo è trafilato diritto facendo uso di una trafilatrice per fabbricare il tubo in nichel puro. Si suppone che la lunghezza del tubo che può essere trafilato usando una macchina trafilatrice possa arrivare fino a diverse decine di metri. Tuttavia, sebbene sia possibile trafilare un tubo di tale lunghezza, il tubo che può essere effettivamente fornito come prodotto o come semilavorato è limitato a un tubo diritto avente una lunghezza di 4 m o simili, a causa delle restrizioni nel trasporto del tubo.

Al contempo vi sono casi in cui è necessario fabbricare un tubo in nichel puro avente diametro piccolo o un cosiddetto tubo di piccolo diametro. In questo caso, a causa dell'incrudimento del materiale risultante dalla lavorazione di trafilatura del tubo, è necessario ripetere ciascuna delle fasi inclusa la trafilatura, il lavaggio e la ricottura, fino a che il diametro esterno del tubo è ridotto alla dimensione richiesta dal cliente. In questo caso la ragione dell'interposizione della fase di lavaggio tra la fase di trafilatura e la fase di ricottura è l’elim inazione di ogni possibilità che, se il lubrificante o i tagli utilizzati nel processo di trafilatura non vengono eliminati mediante lavaggio prima della fase di ricottura, il lubrificante possa essere bruciato oppure i tagli possano essere grippati sulle superfici esterna e interna del tubo durante la fase di ricottura, dando origine a difetti.

Inoltre nel caso di un tubo avente un diametro interno piccolo, in particolare, dato che è impossibile avvitare la spina su un'estremità distale dell'asta circolare, non è più possibile impiegare la trafilatura a spina fissa nella fase di trafilatura tra le fasi di trafilatura, lavaggio e ricottura, ma si impiega soltanto la trafilatura a barra nella fabbricazione del tubo di piccolo diametro. Comunque, al momento in cui la trafilatura è finita in tale processo di trafilatura aa barra, la barra è portata in uno stato in cui aderisce fortemente alla superficie interna del materiale del tubo, rendendo impossibile estrarla facilmente dal materiale del tubo. Per tale ragione è necessario intraprendere in via supplementare una fase di trazione della barra facendo uso di una attrezzatura per tirare la barra, o cosiddetto "rullo di trafilatura". I n conseguenza di tale requisito, la produttività del tubo di piccolo diametro è molto bassa.

I noltre, nel caso del tubo diritto, anche in ognuna delle seguenti fasi includenti lavaggio, taglio e correzione, la preparazione o disposizione del tubo richiedono un tempo maggiore del tempo di fabbricazione netto, il che comporta inevitabilmente una produttività inefficiente del tubo in questione.

Va notato che il nichel puro è più morbido dell'acciaio inossidabile convenzionale. Se si confronta la durezza Vickers del nichel puro con quella dell'acciaio inossidabile allo stato di ricottura, quando la durezza Vickers ad esempio del SUS 304, che è acciaio inossidabile convenzionale, è 160-180 HV, la durezza Vickers del nichel puro è 80-90 HV. Qui il term ine "SUS 304" è definito nella normativa industriale giapponese (JIS G 4305 pubblicata nel 2005) . Per tale ragione incrinature, deformazione, appiattimento e frattura di tubi avvengono frequentemente nel processo di fabbricazione di tubi in nichel puro, specialmente nella fase della trafilatura del medesimo. I tecnici del ramo ritengono praticamente impossibile fabbricare un tubo in nichel puro avente lunghezza maggiore di 4 m .

Convenzionalmente la tecnica di fabbricazione di un tubo parzialmente senza saldatura (tubo saldato) ottenuto da acciaio inossidabile è ben nota. Non vi è tuttavia nessun documento brevettuale che descriva la tecnica di produzione di un tubo parzialmente senza saldatura realizzato con nichel puro. Com unque un esempio di arte precedente per la fabbricazione di un tubo in nichel puro per mezzo di trafilatura è divulgato, ad esempio, in una pubblicazione dal titolo "Drawing Work", redatta dal Japanese Plastic Working I nstitute, Corona Publishing Co., pagine 212, 221 (edito il 25 ottobre 1994) .

Nel seguito, per operare un confronto con la presente invenzione, verrà spiegato un metodo convenzionale di fabbricazione di un tubo parzialmente senza saldatura realizzato con acciaio inossidabile (in questo caso SUS304) .

Il tubo parzialmente senza saldatura di acciaio inossidabile può essere fabbricato e spedito dopo essere stato sottoposto ad una serie di processi o fasi in successione, comprendenti formatura del tubo, trafilatura del rotolo, ricottura del rotolo, test di tenuta, correzione (raddrizzatura), taglio, lavaggio e imballaggio. I n tali fasi la trafilatura, il lavaggio e la ricottura del rotolo possono essere ripetuti diverse volte se necessario.

Qui il term ine "formatura del tubo" definisce una serie di fasi in cui, indipendentemente dal tipo di finitura, come ricottura in bianco (BA) , finitura 2B o 2D del nastro di SUS304 che è stato avvolto come un rotolo, un nastro ricotto è arrotolato continuamente in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro a partire da un’estremità del nastro ricotto facendo uso della profilatura per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale approssimativamente circolare e quindi i margini di testa della medesima vengono saldati insieme per mezzo di saldatura TIG, ecc., per ottenere una configurazione tubolare oblunga, la quale successivamente è avvolta in una configurazione a rotolo. Nel presente contesto le abbreviazioni "BA", "2B" "2D" sono definite nella normativa industriale giapponese (JIS G 4305 che è stato pubblicato nel 2005) . Pertanto il tubo finito così ottenuto viene portato in uno stato avvolto come un rotolo.

Il termine "trafilatura del rotolo " definisce una fase in cui il tubo saldato, a cui è stata conferita forma di tubo ed è stato avvolto come un rotolo, è introdotto da un’estremità del medesimo in un cubetto (“dice”) , e fatto passare in continuo attraverso quest'ultimo, riducendo così almeno il diametro esterno del tubo per formare un tubo parzialmente senza saldatura. È inutile dire che almeno la superficie esterna del tubo è lubrificata mano a mano che il tubo viene fatto passare a forza attraverso il cubetto. La configurazione del tubo parzialmente senza saldatura così formato è mantenuta allo stato arrotolato.

Il termine "ricottura del rotolo" definisce una fase in cui tale tubo arrotolato è introdotto da un’estremità del medesimo, e fatto passare in continuo attraverso un forno di riscaldamento che è stato riscaldato fino ad una temperatura predeterminata e riempito con un’atmosfera riducente e quindi il tubo arrotolato ottenuto è avvolto su una bobina. La configurazione del tubo ottenuto da questa fase di ricottura del rotolo è anch'essa mantenuta ad uno stato arrotolato. II termine "correzione" definisce una fase in cui tale tubo arrotolato viene sottoposto in continuo, da un’estrem ità del medesimo, a piegatura, piegatura all'indietro o torsione, deformando il tubo arrotolato, correggendo così il tubo arrotolato in un tubo diritto. Tale fase di correzione è effettuata utilizzando un correttore a imbutitura o un correttore a rulli multipli. La parte di tubo raddrizzato che è stata fatta passare attraverso tale fase di correzione è quindi tagliata in successione fino ad una lunghezza predeterminata per mezzo di un dispositivo di taglio installato sul lato a valle del correttore. Dopodiché i pezzi di tubo risultanti vengono sottoposti in successione a una fase di lavaggio finale, una fase di test di tenuta, una fase di imballaggio, ecc., prima di essere pronti alla spedizione.

In alternativamente, a seconda di quanto richiesto dal cliente, il tubo parzialmente senza saldatura di acciaio inossidabile può essere spedito senza essere sottoposto alla fase di correzione ma semplicemente sottoponendo il tubo arrotolato a ricottura del rotolo e al test di tenuta, laddove il tubo arrotolato ottenuto viene imballato in successione così com'è (prodotti semilavorati). In particolare nel caso in cui la dotazione da utilizzare nella fase successiva e installata presso l'impianto del cliente sia costituita da una macchina di lavorazione automatica, occasionalmente il cliente richiede di fornire il tubo in uno stato arrotolato allo scopo di migliorare l'efficienza di produzione.

La descrizione precedente è una spiegazione schematica delle fasi per fabbricare il tubo parzialmente senza saldatura, fatto in acciaio inossidabile.

Breve som mario dell'invenzione

Uno degli scopi della presente invenzione è fornire un metodo per fabbricare un tubo in nichel puro, il quale renda possibile evitare incrinature, deformazione, appiattimento e frattura del tubo nel processo di fabbricazione del tubo in nichel puro, in particolare nella fase della trafilatura del medesimo. Un altro scopo della presente invenzione è fornire un tubo in nichel puro che sia privo di incrinature, deformazione, appiattimento e frattura. Un altro scopo della presente invenzione è fornire un prodotto semi-lavorato consistente in un tubo in nichel puro arrotolato. Inoltre un ulteriore scopo della presente invenzione è fornire un tubo lungo avente una lunghezza di 4 m o maggiore.

Il metodo per fabbricare un tubo in nichel puro secondo la presente invenzione è caratterizzato dal fatto che a un materiale a nastro in nichel puro è conferita una forma di tubo e il tubo risultante è quindi sottoposto a ricottura mediante riscaldamento continuo del medesimo in un’atmosfera riducente riscaldata ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C, conferendo così al tubo in nichel puro proprietà meccaniche sufficienti a resistere alla trafilatura del medesimo. In conseguenza di ciò è quindi possibile eseguire la "trafilatura del rotolo", la quale è differenziabile da una fase discontinua di trafilatura di tubo diritto come il banco di tiraggio, rendendo possibile così migliorare l'efficienza di produzione e prevenire incrinature, deformazione, appiattimento e frattura del tubo nella fase di trafilatura del medesimo. Inoltre, dato che il tubo in nichel puro può essere fornito in stato arrotolato, è possibile migliorare considerevolmente l'efficienza produttiva anche nelle fasi successive, presso l'impianto del cliente. Inoltre è possibile ora fabbricare un tubo lungo in Ni avente una lunghezza di 4 m o maggiore.

Breve descrizione delle diverse viste del disegno

Figura 1 è un grafico illustrante il rapporto tra la temperatura di trattamento termico e la durezza di sezione del tubo in Ni ottenuto dopo la fase di formatura del tubo;

Figura 2 è un grafico illustrante il rapporto tra limite elastico allo 0,2% e carico di rottura alla trazione del tubo in Ni ottenuto dopo la fase di formatura del tubo;

Figura 3A è un diagram ma illustrante schematicamente la macchina trafilatrice secondo la presente invenzione; e

Figura 3B è una vista in sezione trasversale ingrandita illustrante schematicamente una scatola a cubetto (“dice box”) che rappresenta un elemento costitutivo della macchina trafilatrice illustrata in figura 3A.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

(1 ) Il metodo per fabbricare un tubo in nichel puro arrotolato secondo la presente invenzione è caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: formatura del tubo in cui un nastro in nichel puro è arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per ottenere un tubo arrotolato avente diametro esterno e spessore predeterminati; semi-ricottura in cui il tubo arrotolato viene sottoposto a ricottura riscaldandolo in continuo in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C e avvolto come un tubo arrotolato; e trafilatura in cui almeno un diametro esterno del tubo ricotto viene ridotto nella propria dimensione e quindi avvolto come un tubo arrotolato.

Il termine "arrotolato" nella presente invenzione definisce uno stato di corpo tondo del nastro che può essere ottenuto avvolgendo in continuo il nastro intorno ad un corpo assiale. L'espressione "fase di formatura del tubo" definisce una fase in cui un nastro di materiale in nichel puro è arrotolato in continuo in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro a partire da un’estremità del medesimo facendo uso della profilatura per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per mezzo di saldatura TIG, eco., per ottenere una configurazione tubolare oblunga, la quale è successivamente avvolta in una configurazione a rotolo. L'espressione "fase di semi-ricottura" definisce specificatamente una fase in cui il tubo arrotolato ottenuto dalla fase di formatura del tubo viene riscaldato introducendolo in continuo, da una sua estremità, in un’atmosfera riducente riscaldata fino a una temperatura compresa tra 650 e 750°C e successivamente il tubo arrotolato risultante è avvolto su una bobina. L'espressione "fase di trafilatura" definisce specificatamente una fase in cui il tubo parzialmente senza saldatura che è stato ricotto e avvolto a rotolo è introdotto da un’estremità del medesimo e fatto passare in continuo attraverso un cubetto, riducendo così almeno il diametro esterno del tubo.

(2) Il metodo per fabbricare un tubo arrotolato in nichel puro secondo la presente invenzione è inoltre caratterizzato dal fatto che nel paragrafo 1 summenzionato, l'area di sezione trasversale del tubo arrotolato nella fase della trafilatura è ridotta in una percentuale compresa tra il 20 e il 40% , rispetto all'area di sezione trasversale del tubo arrotolato ottenuto im mediatamente dopo la fase di formatura del tubo.

(3) Il metodo per fabbricare un tubo arrotolato in nichel puro secondo la presente invenzione è inoltre caratterizzato dal fatto che, nei paragrafi 1 e 2 summenzionati, esso comprende dopo la fase di trafilatura, le fasi di: lavaggio del tubo arrotolato; semi-ricottura del tubo arrotolato lavato; e sottoposizione del tubo arrotolato ricotto a un test di tenuta.

(4) Il tubo arrotolato in nichel puro secondo la presente invenzione è caratterizzato dal fatto di essere fabbricato secondo uno dei metodi di fabbricazione descritti nei paragrafi summenzionati da 1 a 3.

(5) Il metodo di fabbricazione di un tubo lineare in nichel puro secondo la presente invenzione è caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: formatura del tubo in cui un nastro in nichel puro è arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per ottenere un tubo avente diametro esterno e spessore predeterminati; semi-ricottura in cui il tubo è sottoposto a ricottura riscaldandolo in continuo in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C; trafilatura in cui almeno un diametro esterno del tubo semi-ricotto viene ridotto nella propria dimensione; taglio in cui il tubo così trafilato è lavato e raddrizzato per ottenere un tubo lineare o diritto, il quale viene successivamente tagliato in tubi aventi ciascuno una lunghezza predeterm inata; e ricottura in cui il tubo diritto è riscaldato in un’atmosfera riducente.

Nella presente invenzione, il term ine "tubo diritto" definisce un tubo che è stato raddrizzato per trasformarlo in un tubo diritto estraendo il tubo arrotolato, facendo uso di una macchina raddrizzatrice e dovrebbe pertanto essere distinto dal tubo arrotolato.

(6) Il metodo per fabbricare un tubo lineare in nichel puro secondo la presente invenzione è inoltre caratterizzato dal fatto che nel paragrafo 5 sum menzionato, la ricottura del tubo diritto è eseguita in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 750 e 950°C.

(7) Il tubo arrotolato in nichel puro secondo la presente invenzione è caratterizzato dal fatto di essere fabbricato secondo uno dei metodi di fabbricazione descritti nei paragrafi summenzionati 5 o 6.

Esempi

In seguito, il metodo di fabbricazione del tubo in nichel puro e del tubo in nichel puro secondo la presente invenzione saranno descritti dettagliatamente. Come descritto sopra, il metodo di fabbricazione del tubo in nichel puro secondo la presente invenzione comprende, come elementi costitutivi essenziali, una fase di formatura del tubo, una fase di ricottura e una fase di trafilatura.

Nella fase di formatura del tubo, un nastro lungo di materiale in nichel puro è arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro utilizzando una formatura a rullo per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per mezzo di saldatura TIG, ecc., per ottenere un tubo lungo a rotolo avente diametro esterno e spessore predeterm inati. In questa fase di formatura del tubo, materiali ricotti non sono impiegati come materiale di partenza, sono invece utilizzati preferibilmente materiali semi-rigidi o rigidi. Utilizzando tali materiali è possibile garantire la robustezza desiderabile, per prevenire incrinature e deformazione di appiattimento nell'avvolgere il tubo.

Nella fase di ricottura del rotolo, il tubo arrotolato è riscaldato in continuo, a partire da un'estrem ità del medesimo, in un forno di riscaldamento riempito con un'atmosfera riducente e riscaldato fino ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C. I n que sta descrizione dettagliata, il riscaldamento e la ricottura di materiali in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C vengono definiti "sem i-ricottura". Qui la temperatura di ricottura dei materiali è stata misurata disponendo una termocoppia sulla superficie di materiali da riscaldare. Le ragioni per limitare la temperatura di ricottura all'intervallo summenzionato si basano su quanto illustrato nelle figure 1 e 2. La figura 1 illustra il rapporto tra la temperatura di ricottura (temperatura di trattamento term ico) e la durezza di sezione trasversale del tubo. La figura 2 illustra il rapporto tra la temperatura di ricottura e la robustezza e l'allungamento del tubo. I n figura 2, (a) indica l'allungamento, (b) indica il limite elastico allo 0,2% e (c) indica il carico di rottura alla trazione del tubo. Più specificatamente, le ragioni per limitare la temperatura di ricottura all’intervallo summenzionato si basano sui seguenti fenomeni. Nello specifico, con una temperatura che si aggira intorno ai 750°C o più, il tubo viene portat o in uno stato completamente ricotto, in cui il lim ite elastico allo 0,2% è 100 MPa o inferiore, il che determ ina l’ingrandimento di grani di cristallo e il deterioramento delle caratteristiche meccaniche. D'altro canto, quando la temperatura di ricottura è inferiore a 650°C, sarebbe impossibile conseguire una configurazione di ricristallizzazione, per cui il limite elastico allo 0,2% e il carico di rottura alla trazione del tubo verrebbero aumentati e, inoltre, a causa dell'elevata durezza del tubo, nella fase di trafilatura potrebbe verificarsi una frattura del tubo. Pertanto la temperatura di ricottura dovrebbe essere preferibilmente limitata all'intervallo da 650 a 750°C.

Come si vede chiaramente in figura 2, il tubo che deve essere ottenuto non dalla ricottura completa sum menzionata bensì dalla cosiddetta "sem i-ricottura", presenta una differenza piuttosto considerevole tra il carico di rottura alla trazione e il limite elastico allo 0,2% , ovvero ha un ampio intervallo di lavorabilità e ha una durezza appropriata, rendendo vantaggioso trattare il tubo nella seguente fase di trafilatura.

Nella fase di trafilatura almeno il diametro esterno del tubo viene forzatamente ridotto. In questo caso il rapporto di riduzione di area di sezione trasversale del tubo (nella direzione perpendicolare alla direzione longitudinale del tubo) sul finire della trafilatura rispetto all'area di sezione trasversale del tubo (nella direzione perpendicolare alla direzione longitudinale del tubo) prima della trafilatura, vale a dire la riduzione di area del tubo, dovrebbe preferibilmente essere limitato ad un intervallo che va dal 20 al 40% . Le ragioni di tale lim itazione sono le seguenti. Nello specifico se la riduzione di area del tubo è inferiore al 20% , la spina flottante per la lavorazione della superficie interna viene fatta uscire dal tubo nella direzione opposta alla direzione di avanzamento del tubo, rendendo così impossibile la lavorazione del tubo ai fini della creazione di un diametro interno predeterminato. D'altro canto se la riduzione di area del tubo è superiore al 40% , la forza di trazione deve essere aumentata fino a un valore superiore alla resistenza del materiale, il tubo può così fratturarsi nel corso della fase di trafilatura. Per tali ragioni la riduzione dell’area di tubo deve essere preferibilmente limitata all'intervallo compreso tra il 20 e il 40% .

Di seguito verranno spiegati i dettagli della macchina di trafilatura del rotolo in riferimento alla figura 3A e alla figura 3B. I n questo contesto la figura 3A è un diagram ma che illustra schematicamente la macchina di trafilatura e la figura 3B è una vista in sezione trasversale ingrandita illustrante una scatola a cubetto che costituisce un elemento costitutivo della macchina trafilatrice illustrata in figura 3A.

I I numero di riferimento 1 in questi disegni rappresenta un tubo che è avvolto in una configurazione a rotolo e disposto orizzontalmente su un dispositivo di srotolamento 2. Tale dispositivo di srotolamento 2 è dotato di un cuscinetto in una parte centrale del medesimo e supporta assialmente il cuscinetto in maniera tale che il cuscinetto è in grado di ruotare intorno all'asse 3a della base 3. Di conseguenza, quando il tubo 1 , che è avvolto come un rotolo, è tirato da una delle proprie estremità, il dispositivo di srotolamento 2 viene fatto ruotare, rendendo così possibile tirare in modo continuo il tubo 1 arrotolato estraendolo dal dispositivo di srotolamento 2. Una pluralità di rulli di guida 4 sono installati in varie posizioni in modo da impedire che il tubo 1 si sposti dalla sede predeterminata. Allo scopo di introdurre in modo opportuno il tubo 1 che è stato trasportato dal dispositivo di srotolamento 2 nel cubetto, una pluralità di livellatori e una scatola a cubetto 6 sono disposti tra alcuni dei rulli di guida 4.

Un cubetto 8 per ridurre il diametro del tubo 7 che è stato fatto passare tra i livellatori 5 è disposto sulla parete interna della scatola a cubetto 6 come illustrato in figura 3B. All'interno della scatola a cubetto 6, per mezzo di una pompa del lubrificante (non illustrata) è resa possibile la circolazione di un lubrificante 10. Grazie alla presenza di tale lubrificante 10, il calore generato durante il lavoro di trafilatura del tubo può dissiparsi e si previene grippaggio tra cubetto 8 e tubo 7. Una spina flottante 9 (utensile di lavorazione della superficie interna) da utilizzare per la finitura della superficie interna del tubo in modo che esso sia realizzato con una dimensione predeterminata, è inserita, insieme con il lubrificante, nel tubo durante la fase di trafilatura. Un argano (macchina di trazione) 1 1 avente una configurazione a tamburo con una larghezza predeterm inata (nella direzione perpendicolare al piano di figura 3A) è installato sul lato a valle della scatola a cubetto 6. Tale argano 1 1 è progettato in modo da consentire che il tubo 12, il quale è passato attraverso la scatola a cubetto 6, sia avvolto sul medesimo con un angolo di 360° o maggiore. Tale argano 1 1 è progettato per ruotare nella direzione indicata dalla freccia "X", tirando così il tubo 12 e, allo stesso tempo, agendo in modo da annullare la forza di trazione sfruttando la forza di frizione che deve essere esercitata dalla superficie circonferenziale esterna del tamburo per impedire che la forza di trazione venga trasmessa a una bobina 13.

A questo punto verrà spiegato il funzionamento della macchina di trafilatura del rotolo costruita come descritto precedentemente.

Innanzi tutto il tubo 1 che è stato avvolto a rotolo è posto orizzontalmente sul dispositivo di srotolamento 2. Il tubo 1 fornito dal dispositivo di srotolamento 2 è fatto passare attraverso i livellatori 5 per consentire al tubo 1 di essere opportunamente introdotto nel cubetto. Il tubo 7 passato attraverso i livellatori 5 viene lavorato nella scatola a cubetto 6 in modo da ridurne il diametro esterno per mezzo del cubetto 8 e, allo stesso tempo, la superficie interna del tubo viene sottoposta a finitura facendo uso della spina flottante 9 in modo da creare un diametro interno avente una dimensione predeterm inata. Il tubo 12 passato attraverso la scatola a cubetto 6 è avvolto intorno all'argano 1 1 con un angolo di 360° o maggiore. Quindi il tubo 14 che è stato libe rato dalla forza di trazione generata tra il cubetto 6 e l'ingresso dell'argano 1 1 è avvolto in modo continuo nella direzione indicata dalla freccia "Y" dalla bobina di avvolgimento 13.

In generale, il tubo ottenuto immediatamente dopo la fase di trafilatura presenta occasionalmente deformazione o appiattimento ed è trasportato alla superficie di tamburo dell'argano che assolve al tiraggio effettivo del tubo. Comunque il tubo che è stato sottoposto a semi-cottura è privo di incrinature, deformazione, appiattimento e fratture, rendendo così possibile avvolgerlo a rotolo.

In seguito verranno spiegati esempi della presente invenzione e un esempio comparativo. Va inoltre notato che i dettagli di tali esempi possono essere modificati in vario modo.

(Esempio 1 )

Per prima cosa un nastro semirigido in nichel puro (avente peso di circa 55 kg e lunghezza di circa 450 m) avente uno spessore di 0,6 mm e una larghezza di 24,3 mm e fatto di JIS-NW2201 è stato preparato come un materiale. La durezza Vickers di tale materiale era 140- 150 HV. Quindi, per mezzo della profilatura, tale nastro è stato arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono stati saldati insieme per mezzo di saldatura TIG per ottenere un primo tubo avente diametro esterno e spessore predeterminati (un tubo lungo arrotolato) (fase di formatura del tubo) . Quindi questo primo tubo è stato fatto passare in modo continuo, a partire da un’estremità del tubo arrotolato, attraverso un forno di riscaldamento riempito con atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 700°C, eseguendo così la ricottura del rotolo (fase di ricottura del rotolo) . La durezza Vickers del tubo dopo tale ricottura del rotolo era di 100- 120 HV.

Inoltre il tubo arrotolato sottoposto in tal modo a ricottura del rotolo è stato sottoposto a trafilatura facendo uso di una macchina trafilatrice per formare un secondo tubo arrotolato avente un diametro esterno di 7,00 m m e uno spessore di 0,50 m m (fase di trafilatura) . La riduzione di area del tubo arrotolato dopo tale trafilatura era pari al 27% . Successivamente, il secondo tubo arrotolato è stato lavato (fase di lavaggio) e quindi sottoposto a un test di tenuta usando gas elio. A questo punto il secondo tubo arrotolato è stato raddrizzato a dare un tubo diritto facendo uso di un dispositivo di imbutitura (fase di correzione) , dopodiché il tubo diritto è stato tagliato a una lunghezza di 4 m facendo uso di un dispositivo di taglio installato sul lato a valle del correttore a imbutitura, ottenendo così un tubo diritto (fase di taglio) . Successivamente, più pezzi del tubo diritto sono stati fatti passare simultaneamente attraverso il forno di riscaldamento riempito con un’atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 800°C, sottoponendo così a ricottura i tubi diritti (fase di ricottura del tubo diritto). Quindi, facendo uso di una macchina raddrizzatrice a rulli multipli, i tubi diritti sono stati raddrizzati per fabbricare tubi diritti in nichel puro. La durezza Vickers di tali tubi diritti così raddrizzati era 90- 100 HV.

Secondo tale esempio 1 , dato che il tubo è stato sottoposto a ricottura del rotolo alle temperature summenzionate dopo la formatura del tubo, a tale tubo arrotolato è stata conferita maggiore durezza rispetto al tubo completamente ricotto, di modo che è stato possibile impedire incrinature, deformazione, appiattimento e fratture del tubo anche nelle fasi successive alla fase di trafilatura. I noltre è stato possibile ottenere un tubo diritto in nichel puro avente una lunghezza di 4 m .

(Esempio 2)

Per prima cosa un nastro semirigido in nichel puro (avente peso di circa 15 kg e lunghezza di circa 55 m) avente uno spessore di 1 , 10 mm e una larghezza di 29,5 mm e fatto di JIS-NW2201 è stato preparato come un materiale. La durezza Vickers di tale materiale era 140- 150 HV. Quindi, per mezzo della profilatura, tale nastro è stato arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono stati saldati insieme per mezzo di saldatura TIG per ottenere un primo tubo avente diametro esterno di 10,0 m m e uno spessore di 1 ,10 m m (un tubo lungo arrotolato) (fase di formatura del tubo) . Quindi questo primo tubo è stato fatto passare in modo continuo, a partire da un’estrem ità del tubo arrotolato, attraverso un forno di riscaldamento riempito con atmosfera riducente e riscaldato fino ad una temperatura di 700°C, eseguendo così la ricottura del rotolo (fase di ricottura del rotolo). La durezza Vickers del tubo dopo tale ricottura del rotolo era di 100- 120 HV.

Inoltre il tubo arrotolato sottoposto in tal modo a ricottura del rotolo è stato sottoposto a trafilatura facendo uso di una macchina trafilatrice per formare un secondo tubo arrotolato avente un diametro esterno di 8,00 m m e uno spessore di 1 ,00 m m (fase di trafilatura) . La riduzione di area del tubo arrotolato dopo tale trafilatura era pari al 29% . Successivamente, il secondo tubo arrotolato così trafilato è stato lavato (fase di lavaggio) e quindi sottoposto a un test di tenuta usando gas elio. Quindi il secondo tubo arrotolato è stato raddrizzato a dare un tubo diritto facendo uso di un dispositivo di imbutitura (fase di correzione) , dopodiché il tubo diritto è stato tagliato a una lunghezza di 4 m facendo uso di un dispositivo di taglio installato sul lato a valle del correttore a imbutitura, ottenendo così un tubo diritto (fase di taglio) . Successivamente, più pezzi del tubo diritto sono stati fatti passare sim ultaneamente attraverso il forno di riscaldamento riempito con un’atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 800°C, sottoponendo così a ricottura i tubi diritti (fase di ricottura del tubo diritto). La durezza Vickers di tali tubi diritti così ricotti era di 90- 100 HV. Quindi, facendo uso di una macchina raddrizzatrice a rulli multipli, i tubi diritti sono stati raddrizzati per fabbricare tubi diritti in nichel puro.

Secondo tale esempio 2, è stato possibile impedire incrinature, deformazione, appiattimento e fratture del tubo anche nelle fasi successive alla fase di trafilatura. I noltre è stato possibile ottenere un tubo diritto in nichel puro avente una lunghezza di 4 m .

(Esempio 3)

Per prima cosa un nastro sem irigido in nichel puro (avente peso di circa 20 kg e lunghezza di circa 70 m) avente uno spessore di 0,95 mm e una larghezza di 35,5 mm e fatto di JIS-NW2201 è stato preparato come un materiale. La durezza Vickers di tale materiale era 140- 150 HV. Quindi, per mezzo della profilatura, tale nastro è stato arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono stati saldati insieme per mezzo di saldatura TIG per ottenere un primo tubo avente diametro esterno di 12,0 m m e spessore di 0,95 mm (un tubo lungo arrotolato) (fase di formatura del tubo) . Quindi questo primo tubo è stato fatto passare in modo continuo, a partire da un’estremità del tubo arrotolato, attraverso un forno di riscaldamento riempito con atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 700°C, eseguendo così la ricottura del rotolo (fase di ricottura del rotolo). La durezza Vickers del tubo dopo tale ricottura del rotolo era di 100- 120 HV.

Inoltre il tubo arrotolato sottoposto in tal modo a ricottura del rotolo è stato sottoposto a trafilatura per tre volte. Nel momento successivo al primo passaggio il tubo aveva un diametro esterno di 10,5 m m e uno spessore di 0,71 mm (riduzione dell'area pari al 34%) . Nel momento successivo al secondo passaggio, il tubo aveva un diametro esterno di 8,00 mm e uno spessore di 0,57 mm (riduzione dell'area pari al 29%) . nel momento successivo al terzo passaggio il tubo aveva un diametro esterno di 7,00 m m e uno spessore di 0,50 mm (riduzione dell'area pari al 34%) . Ovviamente tra i tre passaggi sono stati eseguiti il lavaggio e la ricottura. I n questa maniera è stato ottenuto il secondo tubo arrotolato (fase di trafilatura) . Dopo questa fase di trafilatura, il secondo tubo avvolto è stato lavato (fase di lavaggio) e quindi sottoposto a un test di tenuta usando gas elio. Quindi il secondo tubo arrotolato è stato raddrizzato a dare un tubo diritto facendo uso di un dispositivo di imbutitura (fase di correzione) , dopodiché il tubo diritto è stato tagliato a una lunghezza di 4 m facendo uso di un dispositivo di taglio installato sul lato a valle del correttore a imbutitura, ottenendo così un tubo diritto (fase di taglio). Successivamente, più pezzi del tubo diritto sono stati fatti passare simultaneamente attraverso il forno di riscaldamento riempito con un’atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 800°C, sottoponendo così a ricottura i tubi diritti (fase di ricottura del tubo diritto) . La durezza Vickers di tali tubi diritti così raddrizzati era 90- 100 HV. Quindi, facendo uso di una macchina raddrizzatrice a rulli multipli, i tubi diritti sono stati raddrizzati per fabbricare tubi diritti in nichel puro.

Secondo tale esempio 3, è stato possibile impedire incrinature, deformazione, appiattimento e fratture del tubo anche nelle fasi successivi alla fase di trafilatura. Non è stata riscontrata alcuna presenza di fori o crepe su tutta la lunghezza, pari a circa 200 m , del tubo diritto. Inoltre è stato possibile ottenere un tubo diritto in nichel puro avente una lunghezza di 4 m .

(Esempio 4)

Per prima cosa un nastro semirigido in nichel puro (avente peso di circa 4 kg e lunghezza di circa 180 m) avente uno spessore di 0,20 m m e una larghezza di 12,7 mm e fatto di JIS-NW2201 è stato preparato come un materiale. La durezza Vickers di tale materiale era 140- 150 HV. Quindi, per mezzo della profilatura, tale nastro è stato arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono stati saldati insieme per mezzo di saldatura al plasma per ottenere un primo tubo avente un diametro esterno di 4,0 m m e uno spessore di 0,2 mm (un tubo lungo arrotolato) (fase di formatura del tubo). Quindi questo primo tubo arrotolato è stato sottoposto a trafilatura (primo passaggio) facendo uso di una trafilatrice per ottenere un tubo arrotolato avente un diametro esterno di 3, 1 m m e uno spessore di 0, 17 m m (riduzione dell'area pari al 34,5% ). Successivamente il tubo arrotolato così trafilato è stato lavato e sottoposto a ricottura del rotolo facendolo passare in modo continuo, a partire da un’estremità del tubo arrotolato, attraverso un forno di riscaldamento riempito con gas idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 700°C. Inoltre il tubo arrotolato co sì sottoposto a ricottura del rotolo è stato nuovamente sottoposto a trafilatura per tre volte. Nel momento successivo al secondo passaggio il tubo aveva un diametro esterno di 2,4 m m e uno spessore di 0, 14 mm (riduzione dell'area pari al 35,4%) . Nel momento successivo al terzo passaggio, il tubo aveva un diametro esterno di 1 ,90 mm e uno spessore di 0,12 m m (riduzione dell'area pari al 33,7% ). Nel momento successivo al quarto passaggio il tubo aveva un diametro esterno di 1 ,50 mm e uno spessore di 0, 10 mm (riduzione dell'area pari al 34,5%) . Ovviamente tra questi passaggi sono stati eseguiti il lavaggio e la ricottura. Il tubo arrotolato ottenuto è stato lavato e ricotto, dopodiché è stato sottoposto a un test di tenuta in acqua usando gas azoto. Successivamente tale tubo arrotolato è stato avvolto in una maniera allineata per ottenere un prodotto semilavorato (avente peso di circa 3, 1 kg e lunghezza di circa 800 m) .

Secondo tale esempio 4, è stato possibile impedire incrinature, deformazione, appiattimento e fratture del tubo anche nelle fasi successive alla fase di trafilatura.

(Esempio comparativo)

Per prima cosa un nastro sem irigido in nichel puro (avente circa 30 kg di peso e circa 240 m di lunghezza) avente uno spessore di 0,60 m m e una larghezza di 24,3 mm e fatto di JIS-NW2201 è stato preparato come un materiale. La durezza Vickers di tale materiale era di 140- 150 HV. Quindi, per mezzo della profilatura, tale nastro è stato arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono stati saldati insieme per mezzo di saldatura TIG per ottenere un primo tubo avente un diametro esterno di 8,00 mm e uno spessore di 0,60 mm (un tubo lungo arrotolato) (fase di formatura del tubo) . Quindi questo primo tubo arrotolato è stato fatto passare in modo continuo, a partire da un’estremità del tubo avvolto, attraverso un forno di riscaldamento riempito con un’atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 1050°C, esegu endo così ricottura del rotolo (fase di ricottura del rotolo) . La durezza Vickers del tubo dopo tale ricottura del rotolo era 80-90 HV.

Inoltre si è cercato di eseguire la trafilatura del tubo arrotolato così sottoposto a ricottura del rotolo per formare un secondo tubo arrotolato avente un diametro esterno di 7,00 m m e uno spessore di 0,50 m m . Tuttavia si verifica la cosiddetta trafilatura convergente, ovvero un fenomeno in cui il diametro esterno del tubo viene rimpicciolito più di quanto desiderato in conseguenza dell'allungamento del materiale sul lato di trasporto del cubetto della macchina trafilatrice e si provoca una piegatura del tubo nella direzione dell'altezza su un argano (fase di trafilatura) . La riduzione dell'area del tubo in tale caso è stata del 27% . A causa dei difetti summenzionati, la trafilatura è stata eseguita con la riduzione dell'area diminuita al 23% per formare un secondo tubo arrotolato, che è stato fatto passare ancora in modo continuo attraverso il forno di riscaldamento riempito con un’atmosfera di idrogeno e riscaldato fino ad una temperatura di 1050°C, eseguendo così r icottura del rotolo (fase di ricottura del rotolo) . Successivamente si è cercato di raddrizzare il secondo tubo avvolto facendo uso di un dispositivo di imbutitura in modo da ottenere un tubo diritto. Tuttavia il tubo si è fratturato nel correttore a imbutitura, rendendo così impossibile proseguire l'esperimento.

Si noti a questo proposito che l'invenzione non deve essere considerata limitata a tali forme di realizzazione, ma va inteso che la presente invenzione può essere modificata in vario modo senza esulare dalla portata del concetto inventivo generale, come è definito nelle rivendicazioni annesse. Inoltre una pluralità di elementi costitutivi descritti in queste forme di realizzazione può essere combinata a piacere per creare varie forme dell'invenzione. Ad esempio alcuni degli elementi costitutivi possono essere omessi dall'insieme degli elementi costitutivi descritti in tali forme di realizzazione. Più specificatamente, la temperatura di ricottura nella fase di ricottura del rotolo ad esempio non è limitata a quanto descritto negli esempi di cui sopra. I noltre gli elementi costitutivi descritti in differenti forme di realizzazione possono essere combinati a piacere.

È evidente che la presente invenzione non è limitata al tubo parzialmente senza saldatura in nichel puro ma è applicabile a un tubo parzialmente senza saldatura, a condizione che la fase di formatura del tubo sia eliminata.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Un metodo per fabbricare un tubo arrotolato in nichel puro, comprendente le fasi di: formatura del tubo, caratterizzata dal fatto che un nastro in nichel puro è arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per ottenere un tubo arrotolato avente diametro esterno e spessore predeterminati; semi-ricottura in cui il tubo arrotolato è sottoposto a ricottura riscaldandolo in modo continuo in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C e avvolto come tubo arrotolato; e trafilatura in cui almeno un diametro esterno del tubo ricotto viene ridotto nella propria dimensione e quindi avvolto in bobina.
2. 2. Il metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che l'area di sezione trasversale del tubo arrotolato è ridotta nell’intervallo compreso tra il 20 e il 40% nella fase di trafilatura, rispetto all'area di sezione trasversale del tubo arrotolato ottenuto im mediatamente dopo la fase di formatura del tubo.
3. 3. Il metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, il quale inoltre comprende, successivamente alla fase di trafilatura, le fasi di: lavaggio del tubo arrotolato; semi-ricottura del tubo arrotolato lavato; ed esecuzione di un test di tenuta sul tubo arrotolato ricotto.
4. 4. Un tubo arrotolato in nichel puro fabbricato secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3.
5. 5. Un metodo per fabbricare un tubo lineare in nichel puro, comprendente le fasi di: formatura del tubo, caratterizzata dal fatto che un nastro in nichel puro è arrotolato in una direzione perpendicolare alla lunghezza del nastro per creare una configurazione cilindrica avente una sezione trasversale circolare e quindi i margini di testa del medesimo sono saldati insieme per ottenere un tubo avente diametro esterno e spessore predeterminati; semi-ricottura in cui il tubo arrotolato è sottoposto a ricottura riscaldandolo in modo continuo in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 650 e 750°C; trafilatura in cui almeno un diametro esterno del tubo semiricotto viene ridotto nella propria dimensione; taglio in cui il tubo così trafilato è lavato e raddrizzato a ottenere un tubo diritto o lineare, il quale successivamente è tagliato in tubi aventi ognuno una lunghezza predeterminata; e ricottura in cui il tubo diritto è riscaldato in un’atmosfera riducente.
6. 6. Il metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la ricottura del tubo diritto è eseguita in un’atmosfera riducente riscaldata fino ad una temperatura compresa tra 750 e 950°C.
7. 7. Un tubo lineare in nichel puro il quale è fabbricato secondo le rivendicazioni 5 o 6.