DISPOSITIF ELONGATEUR-EGALISATEUR DE CORPS CREUX RONDS DESTINES A LA FABRICATION DE TUBES SANS SOUDURE
La présente invention a pour objet un dispositif élongateur-égalisateur de corps creux ronds en acier ou en métaux non ferreux destinés à la fabrication de tubes sans soudure.
Les corps creux issus des presso-la inoirs perceurs tels que la presse hydraulique, le perceur oblique ou le P.P.M. (Press Percing Mill) présentent le plus souvent des excentricités et autres irrégularités. Cela peut arriver par exemple par suite d'une erreur de conduite du four à réchauffer les billettes, principalement durant les postes de nuit, ou lorsque les billettes chaudes doivent s'arrêter sur les rouleaux des convoyeurs. Il s'ensuit que les billettes, surtout lorsqu'elles sont carrées, présentent des températures inégales au moment du perçage, de sorte que le poinçon de perçage suit la zone la plus chaude de la billette et quitte l'axe géométrique du corps creux que l'on désire obtenir. Ce phénomène de la voie de la moindre résistance entraîne que le corps creux devient excentrique et sort des tolérances de parois que doit présenter le produit final lors du laminage au finisseur pour l'obtention de tubes d'épaisseur mince. D'autre part, le corps creux obtenu avec un prèsso-laminoir perceur a partir d'une billette carrée présente un rapport diamètre interne/diamètre externe de l'ordre de 0,50 à 0,55. Ces corps creux de grosse épaisseur ne peuvent donc pas alimenter le finisseur, qui ne peut accepter que des billettes creuses allongées dont le rapport entre le diamètre intérieur et le diamètre extérieur est inférieur à 0,7, et donc les corps creux doivent être allongés dans un laminoir élongateur-égalisateur de parois pour constituer un bloc creux utilisable au finisseur.
Jusqu'à présent, 1'élongateur-égalisateur de parois était constitué par un oblique de deux cylindres à axes croisés tournant dans le même sens, du type du perceur Mannes ann.
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Or, l'homme du métier sait que ce type de laminoir est très exigeant du point de vue de la qualité de l'acier. Les usines doivent charger des billettes de qualité excellente, sans fissure ni pore dans la peau de la billette, à cause des torsions, des flexions et des cisaillements très importants que doit subir l'acier lors de la déformation absurde imposée par les cylindres obliques. Paradoxalement, les fabricants de tubes sans soudure utilisant le type de laminoir susmentionné essaient de tirer profit de ce fait dans leur propagande commerciale en concurrence avec le tube soudé, en vantant les qualités de l'acier de leurs tubes sans soudure. Mais, bien entendu, le prix des billettes rondes ou carrées qu'ils utilisent, qui doivent être sans défaut extérieur et de haute qualité métallurgique, est très élevé, ce qui a une forte répercussion sur le coût du tube sans soudure.
Le but de la présente invention est de permettre la transformation d'un corps creux, pouvant être obtenu au presso-laminoir perceur à partir d'une billette en acier de qualité tout à fait courante, en un tube creux d'épaisseur uniforme et apte à être laminé dans des finisseurs tels que par exemple "Te M.P.M. (Multistand Pipe Mill) qui est le plus utilisé actuellement.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif élongateur-égalisateur de corps creux ronds en acier ou en métaux non ferreux destinés à la fabrication de tubes sans soudure, ce dispositif comportant un laminoir destiné au laminage longitudinal du corps creux et comportant au moins trois cages*de cylindres à calibre sensiblement rond et un mandrin conique retenu par un porte-mandrin et maintenu dans l'axe des cages par un appareil de guidage centreur, de façon à constituer un espace libre concentrique entre le mandrin et les cylindres dans lequel le corps creux doit avancer, poussé par un poussoir.
Selon un mode d'exécution, le dispositif comporte quatre cages de cylindres, la première cage comportant deux cylindres à gorge ronde, les trois autres cages comportant quatre cylindres commandés, les axes des cylindres de la troisième cage pouvant être déphasés de 22.5* par rapport aux axes des cylindres de la deuxième cage, et les axes des cylindres de la quatrième cage pouvant être déphasés de 45* par rapport à ceux de la troisième cage.
Le dispositif peut comporter un mécnisme d'ouverture de l'appareil de guidage centreur, commandé par le passage de l'extrémité du corps creux.
Le mandrin peut comporter un dispositif de conduite destiné à la circulation d'un fluide refroidisseur et un tube destiné à amener un mélange lubrifiant et désoxydant à la pointe du mandrin.
Le mandrin peut être constitué d'une seule pièce ou comporter un ensemble de pièces tubulaires de support et de poires de laminage.
L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre du dispositif, caractérisé en ce que l'on oriente le corps creux de façon que la génératrice de sa partie la plus épaisse soit tournée vers le haut ou vers le bas, de façon qu'elle se trouve située au fond de la gorge du cylindre supérieur ou au fond de la gorge du cyl... ire inférieur.
La description qui suit donne un exemple de réalisation du dispositif. Elle se réfère au dessin sur 1 'uel:
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un exemple schématique de dispositif selon l'invention,
La fig. 2 est une coupe verticale de la première cage de cylindres, selon la ligne I-I de la figure 1 ,
La fig. 3 montre des coupes verticales des troisième (fig. 3a) et quatrième (fig.3b) cages de cylindres de façon à illustrer leur déphasage angulaire,
La fig. 4 est une coupe verticale d'une cage à quatre cylindres selon une première variante,
La fig. 5 est une coupe verticale d'une cage a quatre cylindres selon une seconde variante,
la fig. 6 est une coupe longitudinale d'un second exemple schématique de dispositif selon l'invention,
La fig. 7- est une coupe verticale d'une cage à quatre cylindres de l'exemple de la figure 6, et
La fig. 8 est une coupe longitudinale d'un exemple de mandrin.
Le dipositif- représenté à la figure 1 comporte quatre cages de cylindres 1 a 4, la première cage étant pourvue de deux cylindres à calibre rond, les trois autres cages étant chacune pourvue de quatre cylindres.
Un mandrin de laminage 5 est maintenu dans l'axe du calibre formé par les cylindres des cages par un appareil de guidage centreur 9, 9'; 10, 10' robuste et infléchissable, de façon à constituer un espace libre concentrique dans lequel le corps creux 12 puisse avancer dans la première cage, poussé par un poussoir 6 de haute puissance et entraîné par les deux cylindres 7 et 8, à gorge ronde, de la
première cage. Le dispositif comporte en outre un mécanisme d'ouverture de l'appareil de guidage centreur commandé par le passage de l'extrémité même du corps creux. Les cylindres des quatre cages sont commandées soit par des moteurs électriques, soit de préférence, par des moteurs olio-hydrauliques. Il est également possible d'entraîner tous les cylindres d'une cage par un seul moteur à l'aide d'un système à engrenage unique agissant sur les arbres des cylindres.
Selon une variante d'exécution préférentielle, les axes des cylindres de la troisième cage (par conséquent le fond de gorge des cylindres) sont déphasés de 22,5° par rapport à ceux de la deuxième cage, tandis que les axes des cylindres de la quatrième cage sont déphasés de 45° par rapport à ceux de la troisième cage (figures 3a et 3b). Bien entendu, chacune des cages à quatre cylindres peut comporter deux cylindres entraînés, les deux autres étant des cylindres fous. Dans ce cas, comme représenté à la figure 4, l'angle de contact des cylindres fous sera inférieur à l'angle de contact des cylindres entraînés (figure 4). Par exemple, l'angle de contact des cylindres fous peut être choisi entre 45° et 60° pour la deuxième cage, alors que pour la troisième cage, cet angle sera choisi entre 60° et 90° de façon à constituer un recouvrement, les angles de contact des cylindres fous de la quatrième cage étant choisis les mêmes que ceux de la deuxième cage.
Le mandrin 5, de préférence de forme légèrement conique, et sur lequel le corps creux est laminé par l'action des quatre groupes de cylindres des quatre cages, est vissé à son extrémité arrière dans un porte-mandrin 11. Il est poussé à l'intérieur du corps creux et sa pointe est graduellement mise en place par flottement contrôlé. L'appareil de guidage centreur du mandrin comporte de robustes dispositifs de centrage disposés d'une part 9, 9' entre les première et deuxième cages et d'autre part 10, 10' entre les deuxième et
troisième cages, de façon que le mandrin soit disposé à égale distance des fonds des gorges des cylindres de travail. Ces dispositifs de centrage s'ouvrent par un mouvement de commande contrôlé par l'arrivée de l'extrémité du corps creux, les guides supérieurs 9 et inférieurs 9* s'écartant pour laisser passer le corps creux, le guide inférieur 9* venant se positionner à la hauteur du fond de gorge du cylindre inférieur de la première cage de façon à constituer un guidage du corps creux à la sortie de la cage. Le dispositif de centrage 10, 10' fonctionne de la même façon. Le laminoir est en outre muni d'une table d'entrée et d'une table de sortie. La fin de la course rapide de positionnement du mandrin s'effectue à la dernière cage juste avant l'arrivée du corps creux.
Le corps creux provenant du presso-laminoir perceur est orienté durant son transfert de façon que la génératrice de sa partie la plus épaisse soit tournée vers le haut. Ce corps creux est alors poussé, avec une force légèrement inférieure à celle nécessaire pour la déformation de l'acier chaud, par un poussoir hydraulique, ou autre poussoir, dans la première cage. La poussée est maintenue jusqu'à l'entrée de l'extrémité arrière du corps creux dans la première cage. Le premier' dispositif de centrage 9, 9' de l'appareil de guidage centreur du mandrin dans l'axe de laminage du laminoir, installé juste après la première cage, s'ouvre à l'approche du corps creux. La durée de.1'approche, qui doit être plus grande que le temps d'ouverture des dispositifs de centrage, peut être augmentée par diminution de la vitesse du corps creux, ou même par un arrêt instantané du laminoir, que l'homme du métier désigne par "stop and drop". Le même procédé se" répète lors du laminage dans la deuxième cage, le second dispositif de centrage 10, 10* étant disposé juste après ladite deuxième cage.
Le dispositif décrit ci-dessus permet de créer un espace circulaire entre le calibre rond formé par les deux
cylindres de la première cage et le mandrin, à travers lequel la masse plastique du corps creux doit passer par la force combinée du poussoir d'introduction du corps creux et par les forces d'entraînement des deux cylindres de laminage 7 et 8, afin de former un corps creux d'épaisseur uniforme, alors même que le corps creux obtenu au presso-laminoir perceur est excentrique. La fonction première de 1'élongateur-égalisateur est de créer des conditions de déformation telles que le corps creux ne puisse pas suivre sa voie naturelle du moindre effort, c'est-à-dire l'axe thermique, mais qu'il suive la voie géométrique prescrite. La matière plastique se soumet à la loi de la machine, par pression et compulsion (durch Drang und Zwang) .
Le mandrin de laminage conique (figure 8), vissé à la tête du porte-mandrin, a un intérieur creux pourvu d'un dispositif de conduite 13, 13' "aller/retour" pour la circulation d'un fluide à très basse température, de préférence en circuit fermé de réfrigération réglé par des thermostats. L'intérieur du mandrin comporte en outre un tube destiné au passage d'une matière granulée pâteuse, ou liquide, ou fluide et aboutissant à l'extrémité du mandrin de façon à couvrir la surface intérieure du corps creux lors de l'introduction du mandrin et servant comme décalamin nt de la surface intérieure du corps creux et comme lubrifiant du mandrin.
Dans le cas où le programme de production est destiné à la fabrication de tubes d'épaisseurs normales et fortes, les quatre cages de cylindres peuvent être remplacées par seulement trois cages, le dispositif à quatre cages étant nécessaire pour l'obtention de tubes sans soudure d'épaisseur mince. Il est égaleront possible de remplacer les quatres cylindres d'une cage par un arrangement de trois cylindres ou plus, commandés individuellement.
Selon une variante d'exécution, le mandrin de
laminage conique en une pièce 15 peut être remplacé par un mandrin composé de pièces tubulaires 16 de support et de poires de laminage 17 telles que représentées à la figure 6.
Le' dispositif de 1'invention remplace de açon très avantageuse le perceur oblique Hannesmann (Schraglochwalzwerk) et son dérivé, l'élongateur-égalisateur λssel, qui nécessitent l'enfournement d'une matière de haute qualité et par conséquent d'un coût élevé. Le dispositif de l'invention pour la fabrication de tubes sans soudure devrait permettre de conquérir une grande partie du marché du tube soudé, même sur le terrain des tubes standards et commerciaux, puisqu'il permet d'utiliser des billettes de coulée continue, de forme polygonale, d'acier commercial et non plus d'acier de haute qualité, nécessaire pour la seule raison de pouvoir être percé au perceur oblique Mannesmann ou être allongé et égalisé comme corps creux à l'oblique Mannesmann ou Assel.