Brevet FR2435979A1 — publié le 19800411

La présente invention concerne un procédé de fabrication en continu de tube roulé soudé. Ordinairement, quand on réalise une bande en coupant une plaque d'acier enroulé, il se produit une déformation, sous forme de lèvre relevée ou rabattue, le long des bords latéraux de la bande d'acier. Le soudage pur et simple bord à bord de la bande laissant la déformation telle quelle, il est difficile de produire un tube de haute qualité, Le brevet japonais 13802/1978 indique que la coupe fait dévier la direction de la coulée de métal (couche de ségrégation d'inclusions non métalliques) vers le haut ou vers le bas en s'écartant du sens périphérique du tube résultant, ce qui affecte la résistance du joint soudé, et il indique que cet inconvénient peut être éliminé en découpant de la bande la partie déformée et en soudant bout à bout les bords latéraux de la bande.Toutefois, cette technique présente l'inconvénient que le découpage de toute la partie déformée constitue un gaspillage d'acier. Selon un premier aspect, l'invention fournit un procédé de production continue de tube roulé soudé à partir d'une bande allongée de métal, dans lequel les bords latéraux de la bande sont traités de façon que la rugosité des bords soit réduite en dessous d'environ 20 microns, la bande est roulée sous forme tubulaire de façon que les bords latéraux de la bande soient mis en butée l'un contre l'autre, et les bords- latéraux en butée sont soudés ensemble. Selon un second aspect, l'invention fournit un procédé de production en continu de tube roulé soudé, dans lequel une bande allongée de métal ayant des bords latéraux d'une rugosité inférieure à environ 20 microns est roulée en un tube de telle façon que les bords latéraux de la bande soient mis en butée mutuelle, les bords latéraux en butée étant soudés ensemble. Selon un troisième aspect, l'invention fournit un procédé de production en continu de tube roulé soudé, comprenant les phases de découpage d'une bande à partir d'une plaque de métal, de façonnage des bords latéraux de la bande pour réduire la rugosité à moins d'environ 20 microns, le cintrage de la bande sous forme tubulaire de façon que les bords latéraux soient mis en butée mutuelle, et le soudage des bords latéraux de la bande. L'invention peut être utilisée pour fournir un procédé de production en continu de tube roulé soudé ayant un joint soudé très solide, sans gâchis inadmissible de métal. Selon un quatrième aspect, l'invention fournit un appareil de découpage de matériau à partir des bords de la bande de métal, comprenant un support d'outil, un porte-outil fixé au support d'outil, un outil de coupe monté sur le porte-outil, des moyens pour pousser le support d'outil vers le bord latéral de la bande de métal, pour mettre l'outil en position de coupe contre le bord latéral pendant un mouvement relatif entre la bande et l'appareil dans le sens du bord latéral, dans une position en amont de l'outil par rapport au mouvement relatif pour limiter la profondeur de pénétration de l'outil de coupe dans la bande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une coupe montrant la pénétration d'incrustations dans la partie soudée du tube - la figure 2a représente graphiquement la relation entre le taux d'aplatissement à 909 d'un tube et la rugosité des surfaces en butée des bords latéraux de la bande, - la figure 2b représente graphiquement la façon dont le taux d'aplatissement à 900 est déterminé - la figure 3 représente un schéma de comparaison entre les résultats d'essais du taux d'aplatissement à 900 et les résultats d'essais de la dilatation d'un tube produit par le procédé de l'invention (å gauche) et les résultats d'essais semblables pour un tube produit selon le procédé conventionnel (à droite), la grandeur portée en abscisse dans les deux cas représentant la fréquence d'apparition de craquelures; - les figures 4 et 5 représentent des microstructures de tubes produits par un procédé de l'invention et par un procédé conventionnel - la figure 6 représente en perspective un appareil utilisé pour le façonnage des bords latéraux de la bande ; i - la figure 7 représente en perspective et en vue éclatée un porte-outil de coupe utilisé dans l'appareil de la figure 6 - la figure 8 représente une vue en plan du porte-outil de coupe de la figure 7 ; et - la figure 9 représente en perspective un bloc-outil utilisé dans le porte-outil. On a trouvé que, bien que l'enlèvement de la partie de métal déformé sur les bords en butée de la bande améliore quelque peu la résistance du tube roulé soudé, cet enlèvement n'est pas essentiel et que la résistance du tube roulé soudé peut hêtre perfectionnée dans une large mesure en réalisant une finition poussée des surfaces en butée des bords latéraux de la bande. Ordinairement, les bords latéraux d'une bande qui a été découpée à partir d'une plaque d'acier enroulé sont fa çonnés avec une rugosité résultante de ltordre de 100 microns. Même dans les cas où les surfaces sont davantage polies grasse à un traitement de sablage, la rugosité reste de l'ordre de 50 microns. Le soudage en bout des surfaces présentant cette rugosité donne lieu à une pénétration d'incrustations8 comme indiqué sur la figure 1, entre les parties 1, 1 du tube résultant. Une telle pénétration d'incrustations est évitée quand les bords latéraux de la bande ont une rugosité inférieure à 20 microns, et de plus le joint soudé a une résistance plus grande, même sans enlèvement de la partie de métal déformé, que si les bords latéraux de la bande ont une rugosité de 50 ou 100 microns. On suppose que la raison pour laquelle un joint soudé formé en utilisant une bande ayant des bords latéraux ayant une finition grossière présente une pénétration d'incrustationset une faible résistance réside dans le fait que, au cours du soudage en bout à haute température, les surfaces à finition grossière des bords latéraux tendent à empêcher un transfert continu des oxydes à partir de l'espace entre les surfaces (les impuretés sont naturellement expulsées de la zone de soudure pendant l'opération de soudure en bout) ce qui maintient les oxydes entre les surfaces et affecte défavorablement la résistance du joint soudé. Par contre, les oxydes peuvent être facilement extraits d'entre les bords latéraux qui présentent à la finition une rugosité inférieure à 20 microns. Des surfaces ayant une rugosité inférieure à 20 microns peuvent être obtenues en soumettant les surfaces à un processus de finition ou de meulage en utilisant par exemple un appareil tel que celui de la figure 6. Dans l'utilisation de cet appareil, une profondeur depasse d'environ 0,3 mm est suffisante. Bien que la résIstance améliorée soit obtenue si la rugosité des bords latéraux est inférieure à 20 microns, on obtient des résultats encore meilleurs si la rugosité est inférieure à 10 microns et par suite le domaine préféré de rugosité est compris entre 5 et 10 microns. L'invention va être décrite en détail à l'aide d'un exemple. Exemple. Pour un tube d'acier au diamètre nominal intérieur ASTM de 19 mm (diamètre extérieur 26,7 mm, épaisseur de paroi 2,9 mm), d'une composition indiquée dans le tableau I suivant, on a testé la relation entre la rugosité des surfaces en butée de la bande et le taux d'aplatissement à 900, et les résultats sont donnés sur la figure 2a. TABLEAU I Composition (%) C Si Nn P S 0,07 0,01 0,34 0,013 0,014 En outre, on a comparé le test d'aplatissement à 900 et le test de dilatation pour un tube réalisé à partir d'une bande ayant des bords latéraux qui n' ont pas été soumis à une finition de surface suivant le découpage, et pour un tube réalisé à partir d'une bande ayant ses bords latéraux façonnés Jusqu'à une rugosité comprise entre 5 et 10 microns, et les résultats sont indiqués sur la figure 3. Le test d'aplatissement à 900 est un essai pratique de courbure pour tubes, dans lequel un tube est placé entre deux plaques d'essai parallèles et où il est orienté avec le cordon de soudure décale de 900 par rapport aux points de contact entre les plaques d'essai et le tube. Les plaques d'essai sont utilisées pour appliquer une charge au tube. Quand des craquelures se produisent dans le spécimen, la distance entre les plaques de test d'aplatissement est mesurée et le taux d'aplatissement est calculé d'après la formule suivante Taux d'aplatissement = (1 - JL ) x 100 (%) D0 dans laquelle H est la distance entre les plaques d'essai quand les craquelures se produisent sur le spécimen, Do est le diamètre du spécimen du tube avant qu'il soit teste. Le test de dilatation est un test pratique pour l'aptitude r l'évasement. Taux de dilatation = - x 100 (%) D0 où Do est le diamètre nominal du spécimen du tube, et D est le diamètre de l'extrémité du tube après le test. Les figures 4 et 5 représentent respectivement les microstructuresde tubes produites à partir d'une bande dont les bords latéraux n'ont pas été soumis à une finition suivant le découpage et à partir d'une bande dont les bords latéraux ont été soumis à une finition jusqu'à une rugosité de surface comprise entre 5 et 10 microns, mais sans retrait de métal déformé. Comme on le voit d'après les résultats décrits ci-dessus, un tube roulé soudé produit à partir d'une bande dont les bords latéraux ont été polis jusqu'à une rugosité inférieure à 20 microns possède un joint soudé très solide, et puisqu'il n'est pas nécessaire de retirer entièrement la partie de métal déformé, il y a un faible gaspillage et en conséquence la production est meilleure que dans le cas où le métal déformé est retiré entièrement. La finition superficielle des bords latéraux de la bande jusqu'à une rugosité inférieure à 20 microns peut être réalisée en utilisant un appareil représenté sur la figure 6. Puisque les parties coupantes de l'appareil disposées de part et d'autre de la bande sont de construction similaire, une seule partie de l'appareil a été représentée et elle va être décrite ci-après La figure 6 représente un support d'outil 2 de forme plane qui peut glisser à angle droit par rapport au bord latéral de la bande 1. Du côté du support 2 voisin du bord latéral de la bande est fixé un porte-outil de finition 3 supportant de façon amovible un outil de finition 31. Légèrement en amont du porte-outil 3 se trouve un second outil 4 ayant une lame relativement large. L'outil 4 est légèrement en retrait de l'outil 31, de sorte que le second outil 4 peut couper une partie saillante telle qu'une goutte se présentant dans le joint de la bande 1. En amont de outil 4, on a prévu sur le support 2 un galet presseur 5 pouvant pivoter autour du point 51. La position du galet 5 par rapport au support 2 peut être réglée par une paire de vis de réglage 52 pour obtenir une profondeur de coupe appropriée pour les outils. Le support 2 glisse sur le côté amont et sur le caté aval de glissières 21 et il est poussé élastiquement par un vérin 22 absorbant les chocs, en direction du bord de la bande 1. La glissière 21 et le vérin 22 sont fixés tous deux à une plaque support 6 qui est portée à son tour par une autre paire de guides 61 et elle est poussée en direction du bord de la bande par un vérin 62. En fonctionnement, on ajuste d'abord la position du galet 5 de l'appareil de façon que le galet 5 limite les mouvements verticaux de la bande 1 pendant l'opération de finition et qu'il puisse fournir des profondeurs de coupe appropriées pour les outils 31 et 4. Le mouvement latéral de la bande 1 est limité par des galets 7. Toutefois, de légers mouvements dus à la cambrure de la bande sont absorbés par le vérin 22 de façon que le support d'outil 2 et les outils 31 et 4 se déplacent en accord avec le léger mouvement de la bande 1, ce qui évite un excès de coupe de la bande par les outils. Puisque l'outil 4 ayant une grande lame se trouve en amont de l'outil 31 et que par suite il retire toute saillie telle qu'une goutte de soudure avant qu'elle n'atteigne l'outil 31, on évite une charge excessive de l'outil 31. Bien que des chocs modérés provoqués par une portion en saillie sur le bord de la bande puissent être absorbés par le vérin 22, un choc excessif qui peut etre appliqué au support 2 est absorbe par le vérine62 relié à la plaque glissante 6. Après l'achèvement de l'opération de finition du bord de la bande, le vérin 62 écarte la plaque 6 du bord de la bande. L'outil 31 est un outil coupant du type bloc (appelé ci-apres bloc-outil) sous la forme d'un solide -découpé comme indiqué sur la figure 9, de préférence avec une plaquette de coupe con sommable 34 montée sur un coin latéral du bloc-outil,avec une cavité 35 réalisée sur le caté opposé du bloc. Le porte-outil 3 possède une partie portebloc 367 qui est munie d'une rainure 36 dont la section droite est conçue pour recevoir le bloc avec un ajustage étroit. Une tenure en saillie 37 ajustable étroitement dans la cavité 35 du bloc-outil est réalisée sur un caté de la rainure 36, de sorte que le bloc outil pénètre dans la rainure 36 avec la plaquette 34 placée à l'extérieur et il est mobile vers le haut et vers le bas dans la rainure 36 avec la cavité 35 coopérant avec la nervure 37. Les surfaces de glissement 38 contre le bloc 33 et le porte-outil 3 sont en contact étroit comme indiqué sur la figure 8 > et par suite il n'y a pas de jeu appréciable permettant au bloc-outil de se dépla cer latéralement dans la rainure 36. Entre les surfaces glissantes 38, on a prévu deux cavités semblables semi-circulaires 39 et 39', l'une dans la partie 367 du porte-outil 3 et l'autre dans le bloc 31, en formant ensemble un trou sensiblement circulaire. La cavité 39' dans le bloc est munie intérieurement d'un pas de vis trapézordai. Dans le trou formé par les deux cavités 39 et 39', on a introduit un boulon 32 d'avance du bloc-outil possédant un filetage trapé- zofdal se vissant dans le taraudage de la cavité semi-circulaire 39' du bloc et possédant également une extrémité de manoeuvre à section droite carre. Un couvercle 30 est fixé sur la partie 367 pour éviter que la vis 32 ne sorte du porte-outil 3. Les extrémités supérieure et inférieure de la partie 367 du porte-outil 3 sont ouvertes et le bloc-outil 31 peut entre introduit dans le porte-outil 3 et en autre retiré par ses ouvertures. Avec cet arrangement, un outil usé peut être remplacé, refxé et réutilisé de façon cyclique. Par exemple, un bloc 31 est introduit par l'ouverture formée entre le couvercle 30 et l'extré- mité supérieure de la partie 367 dans la rainure 36 et il est abaissé par la rotation de la vis 32 jusqu' ce que le bloc-outil soit mis dans une position de coupe prédéterminée P en face du bord latéral de la bande 1. En variante, plusieurs blocs-outils sont introduits par l'ouverture dans la partie 367 et ils sont maintenus empilés. Quand une plaquette du bloc-outil est usée ou endommagée, un autre bloc est abaissé par la rotation de la vis 32 jusqu'a la position P et les blocs utilisés sont successivement abaissés vers la position la plus basse dans laquelle le bloc est automatiquement dégagé de la vis 32 et évacué par l'ouverture entre la plaque de fond et l'extrémité inférieure de la partie 367 du porte-outil 3. La plaquette du bloc ainsi évacué est remplacée par une nouvelle plaquette et le bloc ainsi réparé est A nouveau introduit par l'ouverture supérieure dans la rainure 36 de la partie 367. I1 est également possible que plusieurs plaquettes de coupe soient prévues sur un bloc dans un alignement successif le long du coin du bloc opposé à la cavité 35, comme indiqué sur la figure 7. Dans ce cas, la fréquence de changement des plaquettes peut etre encore réduite par utilisation séquentielle de ces plaquettes qui sont déplacées pas à pas. Avec la ronstruction décrite ci-dessus du porteoutil, on peut utiliser le bloc ou les blocs en circulation sans perte de temps, et le temps nécessaire pour 1= change:nent du bloc peut être maintenu. dans une très courte période. Ces caractéristiques du porte-outil sont extrêmement avantageuses dans ltopération de finition continue du bord latéral de la bande et analogue. A cause de la construction décrite ci-dessus de l'appareil de finition, les outils peuvent être avancés ou reculés suivant la courbure ou autre fluctuation du bord de la bande, avec ajustement simultané de la profondeur de coupe, le bord latéral de la bande pouvant être façonné d'une façon stable, avec élimination de toute possibilité d'affecter défavorablement la dimension ou la précision du produit. De plus, le choc provoqué par le dépassement d'une goutte de soudure peut être absorbé, ce qui évite l'application d'une force excessive à l'outil de finition du bord de la bande, la durée de vie des outils étant sensiblement allongée. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication en continu de tube roulé soudé à partir d'une bande allongée de métal, caractérisé en ce que les bords latéraux de la bande sont traités de façon que la rugosité des bords latéraux soit réduite a moins d'environ 20 microns, en ce que la bande est roulée sous forme tubulaire de façon que les bords latéraux de la bande soient mis en contact mutuel, et en ce que les bords latéraux en butée sont soudés ensemble. 2. Procédé de production en continu de tube roulé soudé, caractérisé en ce qu une bande allongée de métal ayant des bords latéraux d'une rugosité inférieure à environ 20 microns est roulée sous forme tubulaire de façon que les bords latéraux de la bande soient mis en butée mutuelle, et en ce que les bords latéraux en butée sont soudés ensemble. 3. Procédé de fabrication en continu de tube roulé soudé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de découpage d'une bande à partir d'une plaque de métal, façonnage des bords latéraux de la bande pour produire une rugosité inférieure à environ 20 microns, roulage de la bande sous forme tubulaire de façon que les bords latéraux soient mis en butée mutuelle, et soudage des bords latéraux ensemble. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la rugosité des bords latéraux est réduite à moins d'environ 10 microns. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la rugosité des bords latéraux est réduite de façon qu'elle se trouve dans le domaine compris sensiblement entre 5 et 10 microns. 6. Appareil de finition de matériau des bords d'une bande métalliqueg pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, caractérisé en ce qu'il comprend un support d'outil, un porte-outil fixé au support outil, un outil de façonnage monté dans le porte-outil, des moyens pour pousser le support d'outil en direction du bord latéral de la bande de métal, ce qui amende l'outil de façonnage en contact avec le bord latéral et enleve le matériau du bord latéral par suite d'un mouvement relatif entre la bande et l'appareil dans une direction le long de la bande, et des moyens portés par le support d'outil pour mettre en contact le bord latéral, à une position en amont de l'outil de façonnage compte tenu du mouvement relatif, pour limiter la profondeur de pénétration de l'outil de façonnage dans la bande