Brevet FR2086167A1 — publié le 19711231

i 2086167 La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour amener un matériau en forme de ruban, par exemple de la tôle d'acier, à un poste de transformation d'un atelier de fabrication de tûtes à soudure hélicoïdale, dans 5 lequel des plaques de tôle individuelles sont amenées de manière discontinue et sont soudées ensemble pour former un ruban continu. les difficultés qu'offre la fabrication de tubes à soudure hélicoïdale augmentent au fur et à mesure qu'augmentent l'épaisseur de paroi et le diamètre des tubes. C'est ainsi, par 10 exemple que la tôle d'acier ne peut plus être livrée sous forme de ce qu'on appelle un "coil" ou bobine à partir d'une épaisseur de tôle relativement importante, mais qu'elle doit être fournie sous la forme de plaques de tôle plates et unitaires. La méthode est déjà connue de réaliser des tubes à soudure hélicoïdale à 15 partir de plaques de tôle plate, les plaques de tôle étant soudées l'une à l'autre transversalement par rapport à la direction du ruban- Le ruban de tôle est ainsi fabriqué en continu, c'est-à-dire tandis que les cylindres d'entraînement et l'avance du ruban dans la machine de transformation marchent en continu. Pour 20 réaliser un assemblage transversal entre deux plaques de tôle- ce qui est appelé dans ce qui suit un joint d'assemblage - il est notoire qu'il faut une opération d'alignement, de serrage, de biseautage d'une gorge de soudure, de soudage, proprement dit et enfin de desserrage ou de relâchement du serrage des tôles. Le 2-5 temps dont on dispose pour effectuer ces différente phases opératoires en vue de réaliser un joint d'assemblage de ce genre entre une plaque de tôle nouvellement amenée et le ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, correspond toujours au temps qui résulte de la longueur de chaque plaque de tôle 30 nouvellement apportée divisé par la vitesse d'avance. Dans ce laps de temps, il faut aligner par rapport au ruban, serrer, biseauter, souder et desserrer la plaque de tôle nouvellement apportée, tandis que cette dernière se déplace à une faible distance de l'arête arrière du ruban qui entre déjà dans la machine 35 de transformation à la vitesse du ruban. On connaît déjà des dispositifs pour réaliser un joint d'assemblage de ce genre, mais ils sont défaillants en présence d'épaisseurs de tôle relativement grandes, parce que, pour les 71 12428 2086167 épaisseurs de tôle dépassant 20 mm, la section transversale en forme d'un "V" unilatéral qui doit être usiné dans la zone du joint et qui doit être rempli de matériau de soudure, d'une part, et la largeur de la tôle (par exemple de 4 mètres) augmentent 5 d'une telle manière par rapport à la longueur des plaques de tôle (d'environ 15 mètres), que le laps de temps nécessaire pour réaliser un joint d'assemblage ne peut être obtenu qu'au prix d'une réduction de la vitesse d'avance. Cette mesure va au détriment du rendement horaire de la machine, c'est-à-dire au détriment 10 de sa rentabilité, et est par conséquent indésirable. D'autre part, dans le cas d'épaisseurs de plaques de tôle importantes, il n'est pas possible d'augmenter en particulier les dimensions en longueur jusqu'aux dimensions qui seraient peut-être encore réalisables à partir du poids des brames et des per-15 formances du train de laminage, parce que, dans ces conditions, les tolérances indispensables pour la fabrication de tubes à soudure hélicoïdale en matière de défauts de l'équerre, de l'épaisseur de la tôle, et de l'ondulation en forme de sabre des lisières du matériau ne peuvent plus être observées. 20 Or, il a été trouvé que ce problème qui se présente dans un procédé pour amener un matériau en forme de'bande, par exemple de la tôle d'acier, à un poste de transformation d'un atelier de fabrication de tubes à soudure hélicoïdale, dans lequel les plaques de tôle individuelles sont amenées de manière 25 discontinue et sont soudées ensemble pour former un ruban continu, peut être résolu suivant l'invention par le fait que les plaques de tôle sont tout d'abord amenées à une préfabrication qui est prévue avant l'opération d'assemblage des plaques de tôle au ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, et J0 qui rend ladite opération plus avantageuse du point de vue des temps nécessaires. Contrairement aux procédés connus, dans lesquels des plaques de tôle sont assemblées dans un atelier de fabrication de tubes à soudure hélicoïdale dans l'état où elles quittent 35 le laminoir, de manière successive au ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, les plaques de tôle devront, suivant l'invention, traverser tout d'abord une préfabrication qui consiste pour l'essentiel dans le fait que des travaux préparatoires 71 12428 2086167 y seront réalisés qui favoriseront la réalisation du joint soudé au ruban continu et la rendront possible dans le laps de temps disponible à la vitesse normale d'avance. La préfabrication peut également être prévue séparément du poste de transfor-5 mation et être aménagée sur une voie ou sur plusieurs voies, dans le cas où les conditions de l'espace disponible n'autorisent pas une préfabrication qui passe directement, si possible sur une seule voie, au poste de transformation. Ces travaux préparatoires peuvent par exemple consister dans le fait que 10 dans la préfabrication le biseautage de toutes les arêtes de joint des différentes plaques de tôle est réalisé. La préfabrication peut, cependant, également consister dans le fait que la longueur de chaque plaque de tôle destinée à être successivement assemblée au ruban qui entre déjà dans le 15 poste de transformation, soit augmentée par le fait que dès la préfabrication deux plaques de tôle individuelles sont à chaque fois assemblées l'une à l'autre de manière définitive par leurs arêtes de joint se faisant face mutuellement , de sorte que l'on dispose de plaques de tôle de longueur double dans les tolérances 20 voulues. La préfabrication peut également consister en une combinaison des deux possibilités décrites ci-dessus. Au surplus, il peut être également avantageux de relier l'une à l'autre dans la préfabrication, après l'opération de biseautage de toutes ou de certaines arêtes de joint des différentes 25 plaques de tôles, toutes les arêtes de joint ou alors seulement à chaque fois lesdites arêtes de joint par couple de deux ou davantage au moyen d'un agrafage de soudure. Dans ces conditions, il en résulte l'avantage de n'avoir besoin que d'une seule opération d'alignement. 30 L'opération de biseautage peut également être subdivi sée, c'est-à-dire qu'il est possible, par exemple,de ne prévoir dans la préfabrication que le chanfreinage des faces normales des arêtes de joint pour les joints d'assemblage. Cette mesure permet un usinage des arêtes transversales très irrégulier 35 et parfois particulièrement important,qui demande par conséquent beaucoup de temps pour l'enlèvement de matière et, par conséquent, un alignement des plaques de tôls en fonction de l'orien- ■ tation des lisières longitudinales, sur lesquelles il ne faudra 71 12428 2086167 plus par la suite qu'un usinage par enlèvement de matière d'une importance réduite en conséquence® Toutes ces possibilités qui viennent d'être mentionnées rentrent dans le cadre de la préfabrication et il faudra définir 5 la nature et l'ampleur de la préfabrication en fonction du matériau de la tôle, des dimensions de la tôle et de ses tolérances, ainsi qu'en fonction de la vitesse d'avance et de la section transversale du joint soudé d'assemblage. Dans le cas présent» la préférence va à la combinaison 10 qui vient d'être mentionnée, selon laquelle la préfabrication consiste dans le fait que deux plaques de tôle individuelles sont assemblées chaque fois en une plaque de tôle de longueur double, dont l'arête de joint avant et arrière sont biseautées, parce que le temps nécessaire pour effectuer l'opération d'assemblage avec 15 le ruban qui entre déjà dans le poste de transformation peut être de ce fait considérablement diminué et que les dispositifs installés dans la préfabrication peuvent dans ces conditions être bien exploités à plein- Il est d'ailleurs possible de prendre différentes voies 20 pour la réalisation des travaux prévus chaque fois pour la préfabrication. Le biseautage et le soudage des joints d'assemblage peuvent, par exemple, avoir lieu ensemble l'un après l'autre, c'est-à-dire dans un seul et même dispositif, ce qui présente l'avantage de ne prévoir qu'un serrage unique. 25 Mais l'usinage dans la préfabrication peut également être réalisé dans des dispositifs d'usinage séparés les uns des autres, c'est-à-dire dans un dispositif d'usinage pour le biseautage et dans tin autre dispositif d'usinage, séparé du premier dispositif d'usinage mentionné, pour le soudage des arêtes de 30 joint des différentes plaques de tôle, ce qui présente l'avantage que les deux dispositifs d'usinage peuvent travailler simultanément. En outre, il est possible de prévoir une ou aussi deux chaînes de préfabrication par poste de transformation et les dispositifs d'usinage peuvent également être prévus, soit sta-35 tionnaires, soit mobiles à l'intérieur de ces chaînes de préfabrication. Lorsqu'on dispose d'un espace de longueur suffisante pour l'installation, la chaîne de préfabrication à une voie 71 12428 2086167 orientée dans le sens du ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, équipée de dispositifs d'usinage stationnaires, constituera l'organisation la plus claire et la moins onéreuse. Le dispositif pour mettre en pratique le procédé qui 5 vient d'être décrit et prévu pour une chaîne de préfabrication à line voie peut consister dans une autre réalisation de l'invention dans le fait de prévoir pour le transport des plaques de tôle un couloir de roulement à entraînement par moteur et pour l'usinage dans la préfabrication un premier dispositif station-10 naire d'usinage pour le biseautage des arêtes de joint, un second dispositif stationnaire d'usinage pour l'assemblage de deux plaques de tôle individuelles en une plaque de tôle d'une longueur double, un troisième dispositif mobile d'usinage pour assembler la plaque de tôle de la longueur double au ruban déjà fabriqué, 15 un quatrième dispositif stationnaire d'usinage pour chanfreiner et biseauter les arêtes du ruban, ainsi qu'un appareil,d'entraînement avec deux paires de cylindres pour le transport du ruban, et enfin le poste de transformation proprement dit. Dans un tel dispositif, le déroulement des opérations 20 consisterait dans le fait que les plaques de tôle individuelles seraient tout d'abord transportées sur une chaîne de fabrication et serrées par groupes de deux plaques de. tôle individuelles à chaque fois-dans un premier dispositif stationnaire d'usinage à une distance déterminée entre leurs arêtes de joint qui se 25 font face, que ces arêtes y seraient biseautées et qu'elles seraient ensuite desserrées pour être transportées plus loin sur une longueur de plaque individuelle et qu'ensuite la seconde plaque serait à nouveau serrée avec la troisième plaque suivant immédiatement après, sur lesquelles les arêtes de joint se 30 faisant face l'une l'autre seraient biseautées, que les plaques seraient à nouveau desserrées et que la première et la seconde plaque seraient transportées vers un second dispositif stationnaire d'usinage pour y être à nouveau serrées, soudées l'une à l'autre puis redesserrées, de sorte que la plaque de tôle 35 désormais de longueur double serait à nouveau serrée dans un troisième dispositif mobile d'usinage équipé d'un moteur indépendant avec l'arête arrière du ruban et y serait soudée à l'arête arrière du ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, puis desserrée et ainsi séparée du troisième dispositif mobile 40 d'usinage, et qu'ensuite le ruban serait tiré à l'aide d'un 71 12428 2086167 appareil d'entraînement à quatre cylindres à travers un quatrième dispositif d'usinage dans lequel le ruban serait chanfreiné sur les côtés puis refoulé dans la machine de transformation» À l'intérieur de l'ensemble de l'installation, le trans-5 port des plaques de tôle dans la zone des dispositifs stationnaires d'usinage a lieu au moyen d'un couloir de roulement avec des rouleaux entraînés par moteur. Dans une autre réalisation de l'ensemble de ladite installation, le premier dispositif d'usinage peut se composer 10 de deux dispositifs de travail indépendants l'un de l'autre, dont chacun présente un système de taquets, un système dé serrage hydraulique et une unité de fraisage pour une arête transversale de plaque chaque fois. Chacune des deux unités de fraisage est pourvue d'une fraise circonférentielle et travaille chacune sur 15 une arête transversale de l'une des deux plaques de tôle serrées, en y façonnant en un passage, par exemple, la moitié du profil en "Y". Le second dispositif d'usinage présente également deux systèmes de taquets et deux systèmes' de serrages hydrauliques 20 pour chacune des deux arêtes de joint. En outre, une bar're de cuivre est appliquée sous pression sous le joint de soudure par un système également hydraulique. La réalisation de la soudure a lieu à l'aide d'un poste automatique de soudage sous poudre protectrice à trois fils. Le temps disponible pour réaliser cet 25 assemblage par soudure sur les arêtes de joint déjà préalablement chanfreinées est égal au temps d'avance sur la longueur d'une plaque de tôle d'une longueur double. Le troisième dispositif d'assemblage ressemble dans son équipement destiné à réaliser la soudure, c'est-à-dire du 30 point de vue du système de serrage-, du rail de cuivre et du poste automatique de soudage, à celui du second dispositif d'usinage, mais, ce troisième dispositif d'usinage est pourvu d'un entraînement indépendant. L'entraînement indépendant de marche sert à ramener en arrière le dispositif d'usinage dans sa position 35 de départ après la fin de l'opération de soudage et, à partir de ce moment, à accélérer l'ensemble du troisième dispositif d'usinage y compris la plaque de tôle de longueur double, qui pèse ainsi plusieurs tonnes, dans le sens de l'avance du ruban 71 12428 2086167 pour le ramener à la vitesse d'avance du ruban,afin de souder l'arête avant de la plaque de tôle de longueur double qui suit à l'arête arrière du ruban sans fin qui entre déjà dans le poste de transformation. Lorsque la vitesse du ruban est atteinte à 5 l'aide de l'entraînement indépendant, ce troisième dispositif d'usinage s'accroche automatiquement par des pinces au ruban saisi par les cylindres d'entraînement. Ce dispositif présente 1'avantage que les forces nécessaires pour accélérer le troisième dispositif d'usinage ne peuvent pas influencer le ruban et, par 10 conséquent, pas davantage son mouvement d'avance. Cette mesure contribue sensiblement à assurer un déroulement sans dérangement de la transformation et du soudage. Le quatrième dispositif d'usinage est installé de manière stationnaire» Il présente deux groupes de fraisage double 15 Le premier d'entre eux est installé de manière rigide et sert à chanfreiner, c'est-à-dire à réaliser une face normale. Le second groupe sert à biseauter les lisières latérales de ruban. L'appareil d'entraînement provoquant le transport du ruban présente deux paires de cylindres installées l'une derrière 20 l'autre qui apportent des avantages essentiels, car il est difficile d'obtenir les pressions de serrage élevées qui sont nécessaires pour les fortes épaisseurs de tôle à l'aide d'une seule paire de cylindres, sans être contraint de prévoir des diamètres de cylindres très importants ou sans devoir s'accommoder de 25 déformations involontaires du matériau. La difficulté dans le cas de deux paires de cylindres réside cependant dans le fait qu'il est nécessaire qu'elles tournent de manière parfaitement synchrone et, en outre, parfaitement parallèles l'une à l'autre, mais qu'elles doivent pouvoir être également décalées l'une par 30 rapport à l'autre, afin de pouvoir rectifier des écarts du ruban par rapport à son orientation voulue. C'est la raison pour laquelle la réalisation de cet appareil d'entraînement est l'objet d'une demande de brevet séparée. Mais cet appareil est tout à fait fondamental avec son 35 dispositif à quatre cylindres pour la mise en pratique du procédé décrit ci-dessus. 71 12428 2086167 L'invention est représentée schématiquement sur le dessin. Sur ce dernier les figures 1 et 2 doivent être considérées conjointement, juxtaposées l'une à l'autre et sont une installation réalisée suivant l'invention, dans laquelle le processus de 5 travail se déroule en commençant par la droite. A cet endroit les plaques de tôle sont conduites vers la préfabrication sur un couloir 1 de roulement à entraînement par moteur présentant des galets 3 de guidage latéral et parviennent tout d'abord au premier dispositif 2 stationnaire d'usinage, le poste de fraisage (X). 10 Dans ce poste, toutes les arêtes transversales de toutes les plaques de tôle sont biseautées, c'est-à-dire que dans ce poste a lieu l'usinage nécessaire des arêtes de plaque de tôle en vue d'accueillir le matériau de soudure du joint d'assemblage, à savoir le chanfreinage et la réalisation de la gorge de soudage. 15 Ensuite, les différentes plaques de tôle individuelles parviennent au second dispositif 4 stationnaire d'usinage, c'est-à-dire au poste de soudage (I), où une plaque de longueur double est formée à partir de deux plaques de tôle individuelles chaque fois, ladite plaque de tôle double parvenant au moyen des cha-20 riots de transport 5 au troisième dispositif 7 mobile d'usinage, le poste de soudage (II), qui est alimenté en énergie par l'intermédiaire d'un dispositif 6 à conduite baladeuse. Tandis que maintenant la plaque de double longueur est assemblée au ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, le ruban repose 25 sur des blocs S basculables, dont les articulations de basculement permettent d'escamoter les blocs 8 au moment des marches avant et arrière du troisième dispositif d'usinage de manière à laisser circuler le troisième dispositif 7 mobile d'usinage. Ensuite, le ruban passe le long des guidages latéraux 9, et 30 puis les lisières du ruban sont usinées. Ceci a lieu dans le quatrième dispositif 10 d'usinage, le poste de fraisage (II)• Dans ce poste, les lisières du ruban sont chanfreinées et biseautées et,maintenant, le ruban est pratiquement prêt pour être introduit dans le poste 14 de transformation. Après avoir passé 35 par les brosses 11 rotatives pour y être nettoyé, le ruban parvient à l'aide de l'appareil 12 d'entraînement par l'intermédiaire du guidage 13 d'entrée de tôle dans le système 14 de transformation en tubes, dans lequel le ruban est déformé en tubes et est 71 12428 2086167 soudé sur ses lisières latérales. A cet effet, il est prévu un poste de soudage (I) intérieur portant la référence 15 et un poste de fraisage (ÏÎI) portant la référence 16. L'assemblage des lisières du ruban qui est, ensuite, parfait à l'aide d'un poste 12 5 de soudage extérieur et d'un second poste 1S de soudage intérieur et est contrôlé par un poste 19 d'examen aux ultra-sons. Le chariot 20 de tronçonnement de tubes découpe ensuite les longueurs de tubes voulus qui sont ensuite descendus et évacués à la référence 21. 10 Les dispositifs derrière l'appareil d'entraînement ne font pas partie de la présente invention et ne sont décrits qu'à titre d'explication de l'ensemble du déroulement du procédé. Le procédé suivant l'invention et le dispositif prévu à cet effet permettent de transformer des plaques de tôle d'une 15 épaisseur supérieure à la normale pour en fabriquer des tubes de grand diamètre à une vitesse d'avance correspondant à celle pour les plaques d'une épaisseur plus mince. Les différentes parties du dispositif peuvent être commandées toutes ensemble selon un programme sélectionnable. Il en va de même pour l'enlè-20 vement des copeaux d'usinage, pour le refroidissement et la lubrification, de sorte que l'ensemble de l'installation avec une longueur dépassant 100 mètres ne demande pratiquement aucun travail manuel et seulement un petit nombre de personnes de contrôle. 10 71 12428 2086167 REVENDICATIONS , 1. Procédé pour amener un matériau en forme de ruban, par exemple de la tôle d'acier, à un poste de transformation 5 d'un atelier de fabrication de tubes à soudure hélicoïdale, dans lequel des plaques de tôle individuelles sont amenées de manière discontinue et sont soudées ensemble pour former un ruban continu, caractérisé par le fait que les plaques de tôle sont tout d'abord amenées à une préfabrication qui est prévue avant l'opération 10 d'assemblage des plaques de tôle au ruban qui entre déjà dans le poste de transformation, et qui rend ladite opération plus avantageuse du point de vue des temps nécessaires. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans la préfabrication le biseautage de toute-les 15 arêtes de joints des différentes plaques de tôle (1 - à - 3) est réalisé. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que dans la préfabrication au moins deux plaques de tôle individuelles sont assemblées l'une à l'autre de manière 20 définitive par leurs arêtes de joint en face l'une de l'autre. 4-, Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait de relier l'une à l'autre dans la préfabrication, après l'opération de biseautage de toutes ou de certaines arêtes de joint des différentes plaques de tôle, toutes les arêtes de joint, 25 ou alors seulement chaque fois lesdites arêtes de joint par couple de deux ou davantage, au moyen d'un agrafage de soudure° 5« Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans la préfabrication seul le chanfreinagê des faces normales des arêtes de joint pour les joints d'assemblage 30 est réalisé. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'usinage dans la préfabrication a lieu dans des dispositifs d'usinage différents, prévus chacun pour le biseautage ou la soudure, ou alors dans des dispo-35 sitifs communs d'usinage, de sorte que le biseautage et la soudure ont lieu dans un seul et même dispositif d'usinage. 7° Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que dans la préfabrication les plaques de tôle sont amenées aux dispositifs stationnaires 71 12428 2086167 d'usinage par des couloirs de roulement entraînés par moteur. 8. Dispositif pour mettre en pratique le procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait de prévoir pour le transport des plaques de tôle tua couloir (1) de roulement à entraînement par moteur et pour l'usinage dans la préfabrication un premier dispositif (2) stationnaire d'usinage pour le biseautage des arêtes de joint, un second dispositif (4) stationnaire d'usinage pour l'assemblage de deux plaques de tôle individuelles en une plaque de tôle d'une longueur double, un troisième dispositif (7) mobile d'usinage pour assembler la plaque de tôle de la longueur double au ruban déjà fabriqué, un quatrième dispositif (10) stationnaire d'usinage pour chanfreiner et biseauter les arêtes du ruban, ainsi qu'un appareil (12) d'entraînement avec deux paires de cylindres pour le transport du ruban, et enfin, le poste (14) de transformation proprement dit. 9» Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le premier dispositif (2) d'usinage présente deux dispositifs de travail indépendants l'un, de l'autre, dont chacun présente un système de taquets, un système de serrage hydraulique et une unité de fraisage pour une arête transversale de plaque chaque fois. 10. Dispositif suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que le second dispositif (4) d'usinage présente deux systèmes de taquets et deux systèmes de serrage hydrauliques pour chacune des deux arêtes de joint des deux plaques de tôle devant être assemblées l'une à l'autre, une barre de cuivre et un poste automatique de soudage sans poudre protectrice à trois fils. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que le troisième dispositif (7) d'usinage est pourvu d'un entraînement indépendant tandis que pour l'essentiel l'équipement de travail est identique à celui du second dispositif. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé .par le fait que le quatrième dispositif (IV) d'usinage est installé de manière stationnaire et présente deux groupes de fraisage doubles pour chanfreiner et pour biseauter les lisières latérales de ruban.