Brevet FR2183819A1 — publié le 19731221

Tes coquilles utilieées pour fabriquer des tuyaux par coulée centrifuge sont en général en acier à revenu de haute qualité et résistant au vieillissement et sont amenées par un traitement sneraique à aes valeurs élevées de résistance, les matériaux devant en outre posséder des propriétés de déformation suffisantes. L'amélioration, par trempe et revenu de la coquille pour coulée centrifuge, qui peut avoir jusqu'à 6 000 mm de longueur et 800 mm d'épaisseur, a lieu, après le aégrossissage au tour, à 1' état suspendu ou debout à la sortie de fours profonds, la pièce brute étant, en vue de sa trempe, soulevée et plongée au moyen du manchon. On fait revenir la pièce brute, soit debout, soit cou chée, dans des fours pour traitement de revenu, qu'on porte, avec le produit à tremper, à la température prescrite de revenu, puis, après la durée fixée de séjour, qu'on refroidit lentement de façon que la pièce brute se trouve dans un état pratiquement exempt de tensions. On amène ensuite la pièce brute à son état final. après avoir introduit la coquille dans la machine de centrifugation, on entoure sa surface latérale extérieure d'un bain d'eau, tandis que de la fonte liquide pénètre, à partir de l'extrémité du manchon, dans l'intérieur tournent de la coquille. Â cause de l'effet de thermochoc, des contraintes de compression, qui s'étendent jusque dans les zones plus profondes, sont produites sur la surface intérieure de la coquille, ce à quoi est liée une chute de la résistance au fluage dans le matériau de la coquille. Des déformations plastiques, qui s'établissent à une valeur moyenne, apparaissent dans la surface de contact de la coquille. Cette valeur moyenne dépend de la fréquence avec laquelle ont lieu la coulée et l'étirage des tuyaux coulés. On a considéré que ces contraintes de compression qui apparaissent au début de la coulée étaient responsables du fait que, après le refroidissement de la coquille de coulée centrifuge, une formation de fissures apparat dans la paroi de la coquille par suite d'une inversion de tension. Dans le but d'éviter ou de retarder la formation de fissures importantes et continues, on a pris des mesures qui favorisent la formation de fissures, mais avec formation de nombreuses petites zones délimitées par des fissures, par exemple la déformation à froid, au moyen de roues moletées, de la surface intérieure de la coquille, en imprimant dans cette surface un dessin en losange de lignes formées à froid qui détermine la position des fissures (brevet allemand 972 061). Une autre mesure connue dans ce même but consiste à creuser dans la surface intérieure de la coquille des fentes faiblement oe- pacéesles unes des autres (brevets allemands 905'058 et 974 967). Une plus forte augmentation de la durée de vie des coquil les de coulée centrifuge aurait certes été désirable pour des raisons techniques et économiques, mais on n'a pas pu l'obtenir dans une mesure notable dans les décennies qui se sont écoulées depuis. Prolonger encore considérablement la durée de vie des co quilles de coulée centrifuge est l'objet de l'invention. On obtient ce progrès inattendu en procédant comme suit : on refroidit de façon réglée, la coquille neuve dans sa surface interne à la suite du revenu, faisant partie -du traitement d'amé lioration, avec créations de contraintes de compression, avant que ne se refroidissent les zones extérieures de la paroi de la co quille, et on empoche la coquille ayant servi, à la suite de cha que série de couléés, de se refroidir, par exemple en terminant le refroidissement extérieur aussitôt après la dernière coulée de la série ou en soustrayant dans un tel état la coquille au refroidis sement par l'eau, après quoi, par chauffage intérieur, on amène la totalité de la paroi de la coquille à une température située peu au-dessous de la température de revenu utilisée dans le traitement d'amélioration puis on refroidit à nouveau de façon réglée la surface intérieure de la coquille avec création de contraintes de compression, avant que ne se refroidissent les zones extérieures de la paroi de la coquille. Pour ce refroidissement réglé, on dirige de préférence un mélange d'air et d'eau sur la paroi intérieure de la coquille0 Quand on utilise un tel mélange, on a la possibilité de régler l'intensité du refroidissement au moyen du rapport du mélange d'air et d'eau. Etant donné les qualités élevées de centrage et de symétrie exigées, il est très important, lors du traitement thermique des coquilles, de créer des conditions absolument uniformes sur la to talité de la périphérie et de la longueur. Tel n'est pas toujours le cas lors d'un traitement dans un four. Il en résulte des gau chissements dans le sens de la longueur et des alésages plus ou moins ovales. Il est à cet effet préférable de faire tourner la coquille autour de son axe pendant le traitement thermique. Il est en outre avantageux de soumettre élastiquement la coquille, au moyen d'une pression appliquée centralement entre les supports, à une flexion transversale, pendant le traitement thermique. Dans le cas d'une coquille reposant verticalement, cette pression est de pré férence dirigée serfs le bas. Le nouveau procédé permet de prolonger beaucoup la capacité d'utilisation de la coquille. Le traitement thermique répété pour créer des tensions de compression à l'état refroidi rend également les coquilles insensibles à la température lors du stockage pendant la saison froide. L'objet de l'invention est illustré par les figures 1 à 8. La figure I est une vue schématique d'une installation de centrifugation. La coquille 2 est montée rotative dans le récipient à eau 1 qui est fixe. De la fonte en fusion 4 pénètre dans la coquille 2 par la rigole de coulée 3. Celle-ci se déplace axialement, pendant la coules, dans le sens de la flèche 5. Les figures 2 et 3 renseignent sur la tendance à la défornation élastique d'une paroi de la coquille après la coulée de 100 tubes. Des contraintes de traction, pluriaxiales, de 70 à 90 kglmm apparaissent dans la surface intérieure. La distance de 100 mm tomberait à 60 mm si, conformément à la figure 3, on enlevait, en direction axiale, une bande de la paroi. mains, après application du procédé suivant l'invention, la distance de 100 (suivant la figure 4) est portée à 140 mm (suivant la figure 5). Le dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant 1' inven- tion est représenté sur les figures 6, 7 et 8. La coquille 2 est, à ses extrémités extérieures, supportée et montée rotative sur les deux rouleaux supports menés 6. Au centre, entre ces rouleaux 6, est disposé, au-dessus de la coquille 2, un autre rouleau support 7, monté sur la bielle oscillante 8, pivotant autour du tourillon 9. La bielle oscillante coudée 8 possède, dans son bras de levier, une tige filetée 10. Deux trompes (tubes coudés) 11, qu'on peut enfoncer axialement de l'extérieur, pénètrent à l'intérieur de la coquille. On peut les utiliser aussi bien comme brtleurs à gaz que comme dispositifs d'arrosage.Dans le but, conformément à l'invention, de refroidir absolument sans à-coups la coquille depuis son intérieur, on introduit au moyen de la pompe 12, à partir de la réserve d'eau de l'enveloppe de la machine, la quantité d'agent réfrigérant nécessaire dans les trompes 11, pour qu'elle soit dirigée, à partir des ouvertures des trompes, contre la surface intérieure de la coquille. Les vapeurs qui se dégagent lors du refroidissement s'échappent à l'air libre à travers les tubulures 13. Pour fixer exactement les tensions, il est nécessaire de commander et de faire varier les conditions du refroidissement.Pour pouvoir utiliser à cet effet la combinaison air-eau, on prévoit, outre la pompe-à eau 12, un injecteur 14 qui, par addition d'air, envoie dans les trompes Il une combinaison air-eau comme agent réfrigérant. La caractéristique principale du dispositif suivant l'In- vention est la possibilité de traitement thermique rotatif jusqu'au niveau de la température de revenu, et le refroidissement programmé pour produire dans la surface intérieure de la coquille des contraintes de compression déterminées. Comme ce procédé en trame avec lui le risque d'un gauchissement, le rouleau de compression 7 est, par l'intermédiaire de la bielle oscillante 8, monté pivotant autour du tourillon 9. La tige filetée 10 permet d'appliquer une force réglable qu'on lit sur le cadran de mesure de la pression 15, et on provoque ainsi la flexion transversale de la coquille. Cette flexion élastique qu'on peut lire au moyen du palpeur 16, empêche, de façon strie, que des déformations plastiques, et par suite des gauchissements ou des formations d'ovalités, ne rendent la coquille inutilisable pendant le traitement thermique. Un autre avantage de ce procédé est la possibilité de redresser et de rendre exemptes d'excentricité les coquilles qui, pour une raison quelconque, s'étaient incurvées pendant l'exploi- tation, et que de ce fait, on ne pouvait plus utiliser. REVECDICADIONS 1. - Procédé pour améliorer la durabilité des coquilles de coulée centrifuge en un acier amélioré à haute résistance, procédé caractérisé par le fait qu'on refroidit de façon réglée la coquille neuve dans sa surface interne, à la suite du revenu, faisant partie du traitement d'amélioration, avec création de contraintes de compression, avant que ne se refroidissent les zones extérieures de la paroi de la coquille, et on empoche la coquille ayant servi, à la suite de chaque série de coulées, de se refroidir, par exemple en terminant le refroidissement extérieur aussitôt après la dernière coulée de la série ou en soustrayant dans un tel état la coquille au refroidissement par l'eau, après quoi, par chauffage intérieur, on amène la totalité de la paroi de la coquille à une température située peu au-dessous de la température de revenu utilisée dans le traitement d'amélioration, puis on refroidit à nouveau de façon réglée la surface intérieure de la coquille avec création de contraintes de compression, avant que ne se refroidissent les zones extérieures de la paroi de la coquille. 2. - Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on dirige sur la paroi intérieure de la coquille un mélange d'air et d'eau grace auquel on règle l'intensité du refroidissement. 3. - Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on fait tourner la coquille autour de son axe pendant le traitement thermique. 4. - Procédé suivant la revendication 1, dans lequel on soumet élastiquement à la coquille, au moyen d'une pression appliquée centralement entre les supports, une flexion transversale, pendant le traitement thermique. 5. - Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 9 ou 4, caractérisé par le fait qu'il comporte une paire de rouleaux supports supportant la coquille à ses extrémités, éventuellement un rouleau support disposé au-dessus de la coquille et monté sur une bielle oscillante coudée, une trompe qui peut pénétrer à l'intérieur de la coquille et utilisable comme dispositif d'arrosage, une pompe pour agent réfrigérant liquide, et un dispositif (injecteur) pour l'apport d'air et son mélange avec l'agent réfrigérant liquide. 6. - Dispositif suivant la revendication 5, comportant en outre, des moyens pour exercer une pression sur labiofleoscillan- te, de préférence au moyen d'une tige filetée.