Brevet FR2410517A1 — publié le 19790629

La présente invention concerne la fabrication des tubes et a notamment pour objet un procédé de laminage de tubes à pas de pèlerin. L'invention peut entre appliquée avec une efficacité maximale au laminage à pas de pèlerin des tubes en couronnes. En comparaison des autres procédés connus de fabrication des tubes en couronnes, le procédé de laminage à pas de pèlerin est, dans une série de cas, le plus efficace. L'essentiel du procédé consiste en ce qui suit. L'ébauche de tube est avancée portion par portion dans les cylindres du laminoir et, à chaque période de laminage, la portion présentée est déformée sur un mandrin et tournée de force autour de l'axe de laminage. Les cylindres ont une cannelure de profil variable, le commencement de la cannelure correspondant à la dimension de l'ébauche, et sa fin, à la dimension du tube fini. Suivant sa longueur, la cannelure se divise en trois zones principales un secteur de rétreinte, servant à réduire l'ébauche en diamètre un secteur de réduction, servant à réduire la paroiilde l'ébauche et, enfin, un secteur de calibrage, servant au finissage du tube laminé. Aux deux extrémités de la cannelure il y a des secteurs pour le passage libre du tube, dits embouchures.Les cylindres sont montés dans une cage à cylindres qui est animée d'un mouvement rectiligne alternatif. Quand la cage avance, la portion d'ébauche présentée aux cylindres est réduite en diamètre, puis sa paroi est réduite dans un entrefer annulaire diminuant progressivement, formé par les cannelures des cylindres et le mandrin. La rotation de l'ébauche sert à assurer le laminage des bavures (surépaisseurs sur la surface extérieure de l'ébauche, se formant dans l'écartement entre les cylindres) et à donner au tube une forme ronde. La rotation forcée de l'ébauche est assurée par un mécanisme de présentation. Au cours du laminage des tubes en couronnes, lors de la rotation forcée de l'ébauche, le tube fini en couronne ne tourne pas autour de l'axe de laminage.Afin d'assurer le laminage de tubes ronds en couronnes sans bavures, la rotation forcée de l'ébauche est exécutée au moment où celle-ci n'est pas contactée par les cylindres. La rotation s'effectue en changeant son sens, d'un même angle, en appliquant un couple des deux cotés de la zone de déformation de l'ébauche (voir le certificat d'auteur d'invention Soviétique nO 403454, cl. B 21, 21/00 du 20.03.72).Le principal inconvénient de ce procédé est l'augmentation des charges sur le mécanisme de présentation du laminoir quand la vitesse de laminage augmente. D'ordinaire, le temps pendant lequel l'ébauche n'est pas contactée par les cylindres occupe 1/6 de la période de laminage à pas de pèlerin et, dans le cas d'une vitesse moyenne de laminage de 90 périodes par minute, il est de 0,1 seconde. Pendant ce temps il faut tourner l'ébauche d'un angle de 40 à 900, et le mécanisme de rotation doit tourner d'un angle encore plus grand, afin de compenser tous les jeux. En outre, le mécanisme de rotation subit l'action du couple apparaissant lors de la torsion élasto-plastique du tube fini, et, dans le cas de laminage d'une ébauche en couronne, du couple de torsion de 11 ébauche. Tout cela complique le fonctionnement du mécanisme de présentation, par suite de l'action des grandes charges dynamiques qu'il doit subir. Le changement des conditions de fonctionnement du mécanisme de présentation, à savoir, l'augmentation du temps de rotation et l'abaissement de la vitesse de rotation de l'ébauche, assure un abaissement des charges dynamiques dans la chaîne de rotation de l'ébauche et, par cela-même, un accroissement du débit et de la longévité des laminoirs à pas de pèlerin. Ces changements sont pris en considération dans le procédé de laminage de tubes à pas de pèlerin, comprenant l'avance de l'ébauche, sa déformation sur mandrin par les cylindres pas de pèlerin et la rotation de l'ébauche exécutée durant sa déformation et durant l'absence de contact entre l'ébauche et les cylindres, c'est-à-dire en continu pendant le laminag (voir le certificat d'auteur d'invention Soviétique nO 454 066, cl. B 216 21/00 du 26.01.73). Dans le procédé décrit, ébauche est avancée par le mécanisme d'avance dans la zone de déformation quand elle n'est pas contactée par les cylindres. Les cylindres pas de pèlerin, exécutant leur mouvement rectiligne alternatif, assurent dans la zone de déformation de l'ébauche sa réduction sur le mandrin jusqu'à la dimension du tube fini.Pendant le laminage l'ébauche est tournée en continu à une vitesse angulaire uniforme. Toutefois, dans le cas de laminage d'un tube en couronne, l'ébauche n'est tournée que pendant son contact avec les cylindres. L'application de ce procédé est rationnelle pour le laminage des tubes en métaux et alliages facilement déformables car la torsion de l'ébauche, produite lors de sa rotation continue, provoque une déformation transversale supplémentaire. Cette déformation, en s'ajoutant à la déformation de l'ébauche lors de sa réduction, augmente son écrouissage, ce qui limite l'allongement de l'ébauche pendant sa réduction et abaisse le débit de l'équipement. Les procédés de laminage examinés ont des restrictions déterminées, soit en ce qui concerne les alliages -complexités du laminage des tubes en couronne en matériaux difficilement déformables -, soit en ce qui concerne l'assortiment des tubes produits - surcharge des organes et des éléments du mécanisme de présentation. De la sorte, les inconvénients indiqués rendent impossible l'application des procédés connus au laminage des tubes en couronne en métaux et alliages difficilement déformables et ne permettent pas d'utiliser le laminoir dans toute sa gamme en diamètres et épaisseurs de paroi des tubes. Compte tenu des inconvénients qui précèdent, on s'est proposé de créer un procédé de laminage de tubes en couronne à pas de pèlerin, dans lequel la rotation forcée de l'ébauche serait exécutée de façon à assurer une augmentation dela plasticité des métaux et alliages à façonner, avec diminution de la déformation de l'ébauche dans la direction transversale. La solution consiste en ce que, dans le procédé de laminage de tubes à pas de pèlerin, suivant lequel l'ébauche avancée dans les cylindres pas de pèlerin portion par portion est déformée sur un mandrin et tournée de force autour de son axe pendant sa déformation et quand elle n'est pas contactée par les cylindres d'après l'invention la rotation forcée de l'ébauche est exécutée dans un sens et dans l'autre. Le procédé conforme à l'invention assure le laminage de tubes en matériaux difficilement déformables en couronne, car la rotation de l'ébauche avec changement de sens pendant toute la période de laminage élève les propriétés plastiques de l'ébauche à laminer, du fait de la diminution de sa déformation dans la direction transversale et du changement qui en résulte dans son état de contrainte-déformation. La diminution de la déformation transversale de l'ébauche pendant le laminage abaisse les charges sur les organes et les mécanismes du laminoir, ce qui permet d'élargir l'assortiment de tubes pouvant être produits. La rotation de l'ébauche et le changement de son sens pendant toute la période de laminage se traduit, comparativement à la rotation ordinaire dans les embouchures des cylindres, par un abaissement de plusieurs fois des vitesses maximales et des accélérations dans la channe de rotation de l'ébauche et par un accroissement de la longévité de l'équipement, avec, en plus, la possibilité d'accroitre la vitesse de laminage. En outre, gracie à la possibilité de changer le sens de rotation de l'ébauche pendant toute la période de laminage, on peut abaisser encore plus la vitesse des éléments du laminoir dans la channe de rotation de l'ébauche. Ceci est obtenu en augmentant le temps de rotation de l'ébauche entre ses changements de sens. La variante la plus simple de réalisation du procédé est celle dans laquelle l'ébauche tourne d'un même angle dans les deux sens. Un tel mode de rotation peut être appliqué au laminage de tubes en couronne à partir de longueurs d'ébauche droites. Afin d'abaisser au maximum les charges dans la channe de rotation de l'ébauche, la rotation peut être exécutée non pas pendant toute la période de laminage, mais seulement durant une partie de cette période, par exemple dans le secteur de calibrage des cylindres et dans l'embouchure des cylindres. Ce mode de rotation est applicable au laminage de tubes aussi bien en longueurs droites qu'en couronne. La rotation pendant la réduction de la paroi de l'ébauche, c'est-à-dire dans le secteur de réduction des cylindres, améliore la qualité des tubes finis et facilite le fonctionnement du mécanisme utilisé pour enrouler le tube en couronne, car, dans ce cas, la rotation n'est pas transmise au tube fini par l'intermédiaire de la zone de déformation. Un tel mode de rotation exploite plus complètement les propriétés plastiques des métaux et des alliages à façonner, permet d'accroitre la déformation de l'ébauche, en augmentant ainsi le débit de l'équipement utilisé pour la fabrication des tubes. L'exécution de la rotation avec diminution de l'angle dans un sens en comparaison de l'angle dans l'autre sens, se traduit par une distribution uniforme des surépaisseurs dans l'écartement entre les cylindres sur tout le périmètre du tube, en créant les conditions les plus favorables à la déformation de l'ébauche. Ce mode de laminage est celui qui s'applique le mieux au laminage de tubes à partir d'une ébauche coulée tubulaire creuse et à partir d'une ébauche en couronne. Afin de créer les conditions voulues pour le laminage des tubes sans déchets, surtout à partir d'une ébauche de tube en couronne, la rotation forcée de la partie terminale de l'ébauche, après sa sortie du dispositif de rotation, peut être exécutée par l'ébauche qui la suit. Une telle rotation est applicable aux laminoirs dont le mécanisme de rotation de l'ébauche est monté fixe en amont de la cage à rouleaux. D'autres objectifs et avantages de l'invention sont mis en évidence dans la description détaillée suivante d'un exemple de réalisation non limitatif, illustré par les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une variante du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de laminage de tubes à pas de pèlerin - la figure 2 représente une vue en coupe suivant II-II de la figure 1. La figure 1 représente un dispositif pour le laminage d'ébauches de tube 1 sous forme de longueurs droites, ou bien sous forme de couronnes, placées dans la ligne de réception des ébauches du laminoir. Le dispositif comprend un mécanisme d'avence 2 servant à avancer l'ébauche 1 portion par portion dans la zone d'action des cylindres pas de pèlerin 3. Le mécanisme de rotation, réalisé sous la forme d'une cage de réduction 4 comportant des rouleaux 5 et susceptible de rotation forcée sert à assurer la rotation forcée de l'ébauche 1 autour de l'axe de laminage. Les cannelures des rouleaux 5 donnent à la section transversale de l'ébauche 1 une forme ovale (figure 2). L'ébauche I est réduite sur un mandrin 6 qui est monté entre les cylindres 3.Dans l'exemple considéré on utilise un mandrin 6 flottant (non fixé), dont la queue 7, placée entre les rouleaux 5, est liée au reste du mandrin par une tige 8. La section transversale de la queue 7 a une forme ovale (figure 2), congruente à l'ori- fice de l'ébauche 1 en aval des rouleaux 5 de la cage de réduction 4. Dans la ligne de réception des tubes finis 9, le dispositif comporte un tambour 10 pour l'enroulement du tube fini 9 en une couronne Il au cours du laminage. A la place du tambour 10 on peut aussiitiliser un autre mécanisme d'enroulement du tube 9 en couronne 11. Le laminage du tube s'effectue de la façon suivante. L'ébauche 1 est d'abord avancée par le mécanisme d'avance 2 entre les rouleaux 5, qui lui donnent une forme de section transversale ovale. Ensuite, au moment où les cylindres 3 ne contactent pas l'ébauche 1, celle-ci est avancée par le mécanisme 2 entre les cylindres 3, où elle est réduite sur le mandrin 6 jusqu'à la dimension tube fini 9 pendant la course utile des cylindres 3. Durant chaque période de laminage, les rouleaux 5 font tourner l'ébauche 1, tant pendant son laminage qu'au moment où elle n'est pas contactée par les cylindres 3, cette rotation forcée étant exécutée dans un sens et dans l'autre. Dans le cas de laminage de tubes pour usages d'importance secondaire, la rotation de l'ébauche 1 s'effectue d'un même angle dans un sens et dans l'autre. Dans le cas de laminage de tubes en matériaux difficilement déformables, ainsi qu'en cas de laminage de tubes 9 à partir d'une ébauche 1 en couronne, la rotation est exécutée de façon que l'angle de rotation dans un sens diffère de l'angle de rotation dans l'autre sens de 15 à 400. La déformation est ainsi facilitée grâce à la distribution uniforme des surépaisseurs de l'ébauche dans l'écartement entre les cylindres 3 suivant le périmètre du tube. En outre, une telle rotation crée des conditions pour une rotation lente uniforme de la couronne de l'ébauche 1 autour de l'axe de laminage, avec torsion de ltébau- che 1 d'un angle de faible valeur dans un sens et dans l'autre, dans la portion se trouvant entre l'ébauche 1 en couronne et les rouleaux 5.La différence entre les angles de rotation dans chaque sens crée un couple de torsion cumulé, qui est compensé par la rotation uniforme de l'ébauche en couronne dans le sens de l'angle de rotation le plus grand. Dans le cas de laminage de tubes à partir d'une ébauche 1 droite et lourde, par exemple coulée, un tel mode de rotation assure aussi une diminution des charges dynamiques dans la channe de rotation de l'ébauche 1 sans qu'il soit nécessaire de recourir à un mécanisme supplémentaire pour la rotation uniforme. Ceci résulte du fait que le couple de torsion de la portion de l'ébauche 1 adjacente au mécanisme de rotation est plus faible que le couple de rotation de toute l-'ébauche 1. Pour expliquer le principe du procédé de laminage avec changement de l'anglede rotation de l'ébauche, on donne ci-après un exemple. Soient : une cadence de marche de la cage S = 90 coups par minute ; un angle de rotation de l'ébauche en une période de laminage 400 ; un coefficient de rotation de l'ébauche n = ç , où y = 500 est l'angle maximal de rotation de l'ébauche avant le changement du sens de rotation, et, par conséquent, n = 50/40 = 1,25 ; une différence entre les angles de rotation dans un sens et dans l'autret Une telle vitesse de rotation de l'ébauche en couronne et du dispositif de déroulement utilisé dans le cas de laminage de tubes à partir d'une couronne, prévient la cumulation du couple de rotation dans l'ébauche 1. La portion de l'ébauche qui est située entre le dispositif de déroulement et les rouleaux 5 du mécanisme de rotation est alternativement torsionnée d'un angle S 90 périodes f = - 72 N 1,25 minute L'exemple donné ci-dessus montre que les conditions de travail des mécanismes dans la channe de rotation de l'ébauche sont notablement améliorées. La rotation de l'ébauche 1 après la sortie de sa portion terminale 12 des rouleaux 5 s'effectue de la façon suivante. L'ébauche ovale 1 façonnée par les rouleaux 5 a un orifice qui reproduit la section de la queue 7 du mandrin 6, aussi la queue 7 peut-elle se déplacer librement à l'intérieur de 11 ébauche 1 dans la direction axiale, mais ne peut tourner par rapport à l'ébauche 1. En conséquence, le mandrin 6 est tourné i force par les rouleaux 5 du mécanisme de rotation, par l'intermédiaire de l'ébauche 1, de la queue 7 et de la tige 8. Quand la portion terminale 12 de l'ébauche 1 est dans la zone de déformation, le mandrin 6 se trouve dans l'ébauche 1 sans jeu, aussi les forces de frottement font-elles tourner l'ébauche 1. Les forces de frottement entre l'ébauche 1 et le mandrin 6 peuvent être augmentées en donnant à la section du mandrin 6 une forme polygonale dans la portion de réduction de l'ébauche 1. Une telle mesure n'affecte pas la qualité du tube fini 9, car dans la portion de calibrage du tube 9 le mandrin 6 a la forme ronde ordinaire. Le tube fini 9 est enroulé en couronne Il à l'aide du tambour 10. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Procédé de laminage de tubes à pas de pèlerin, du type comprenant l'avance d'une ébauche portion par portion dans des cylindres pas de'pèlerin, la déformation de l'ébauche sur un mandrin et la rotation forcée de l'ébauche autour de l'axe de laminage au moment où elle n'est pas contactée par les cylindres et pendant sa déformation, caractérisé en ce que la rotation forcée de l'ébauche est exécutée dans un sens et dans l'autre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de rotation de l'ébauche dans un sens et dans l'autre est le même. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la rotation de l'ébauche n'est exécutée que pendant une partie de la période de laminage. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle de rotation de l'ébauche dans un sens diffère de 15 à 400 i son angle de rotation dans l'autre sens. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans le cas de laminage d'une ébauche en couronne, une rotation uniforme de ladite couronne est exécutée simultanément avec la rotation de l'ébauche, et ce, dans le sens correspondant à l'angle de rotation le plus grand. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la rotation forcée de chaque ébauche est exécutée à l'aide de l'ébauche qui la suit. 7. Les tubes caractérisés en ce qu'ils sont laminés par le procédé faisant l'objet de l'une des revendications précédentes.