Brevet FR2488162A1 — publié le 19820212

Procédé et dispositif de cintrage d'un élément métallique allongé La présente invention concerne un procédé de cintrage d'un élément métallique allongé de section droite constante par chauffage d'une zone étroite du pourtour de cet élément à l'aide d'un collier# chauffant entourant cette zone, poussée sur une extrémité de ltélément et maintien de son autre extrémité par un bras pivotant. Elle s'applique notamment au cintrage de tubes de gros diamètre, mais également à celui de barres, de profilés, etc.. Elle s'étend en outre à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans de tels procédés, l'élément métallique allongé subit une déformation de sa section droite dans la zone de chauffage. Celleci a pour effet qu'une portion du pourtour de l'élément s'éloigne du collier, tandis qu'une autre portion s'enrapproche. La première portion subit donc un chauffage moindre que la seconde, ce qui risque d'entrainer des écarts de température trop important sur le pourtour de la zone chauffée pouvant entrainer des défauts géométriques et métallurgiques. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient, et de procurer un procédé et un dispositif de cintrage d'un élément métallique allongé qui assurent un chauffage uniforme du pourtour de la zone chauffée. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que l'on maintient sensiblement constante la température de la zone chauffée sur le pourtour de l'élément en détectant la température de cette dernière, ou l'entrefer séparant le collier chauffant du pourtour de cette zone, en au moins deux points de ce pourtour, dont l'un est du côté du centre de courbure, et l'autre opposé au premier, et en augmentant ou diminuant l'apport thermique en l'un ou l'autre de ces points suivant que la température y est inférieure ou supérieure, ou que l'entrefer y est supérieur ou inférieur, à une valeur de consigne correspondant à une température uniforme, ou à un entrefer uniforme du pourtour de la zone chauffée. Il répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristiques suivantes - L'on mesure la température de la zone chauffée ou l'entrefer séparant le collier chauffant du pourtour de l'élément, en quatre points à 900 l'un de l'autre. - L'on mesure la température de la zone chauffée à l'aide de capteurs à qui l'on fait décrire un mouvement de va-et-vient parallèle à l'axe de l'élément non encore cintré et balayant la largeur de la zone chauffée. - L'on mesure les entrefers à l'aide de capteurs commandant des servomoteurs assurant d'une part un déplacement global du collier chauffant, d'autre part une déformation de celui-ci. - L'on augmente ou diminue l'apport thermique dans les zones de détection en fournissant à un collier chauffant une puissance constante correspondant à la température minimale de déformation de la zone chauffée de l'élément allongé, et en rapprochant ou éloignant, ou en modifiant la puissance fournie à des éléments chauffants additionnels disposés en face des zones de détection. L'invention s'étend d'autre part à un dispositif de cintrage pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, comprenant un collier chauffant entourant la zone à chauffer pour permettre le cintrage, des moyens pour pousser ledit élément, et un bras pivotant de maintien de l'autre extrémité de l'élément, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détection de la température de la zone chauffée ou de l'entrefer séparant le collier chauffant du pourtour de l'élément en au moins deux points de ce pourtour, dont l'un est du coté du centre de courbure, et l'autre du côté opposé, et des moyens pour augmenter ou diminuer l'apport thermique en l'un ou l'autre de ces points suivant que la température y est supérieure ou inférieure, ou l'entrefer supérieur ou inférieur, à une valeur de consigne correspondant à une température uniforme, ou à un entrefer uniforme, du pourtour de la zone chauffée. Ce dispositif répond de plus à au moins l'une des caractéristiques suivantes - Il comprend quatre détecteurs de température à infra-rouge à 900 l'un de l'autre. - Il comprend des détecteurs de température, ainsi que des moyens de déplacement longitudinal alternatif des détecteurs leur permettant de balayer la largeur de la zone chauffée. - Il comprend des détecteurs de température reliés par l'inter médiaire d'un dispositif de multiplexage, d'une part à des enregistreurs de température distincts, d'autre part à un détecteur de mémorisation de crete et à un dispositif d'affichage de la température maximale, ainsi que de préférence à un dispositif d'affichage successif des températures sur le même enregistreur. - Les moyens de détections sont reliés à des servomoteurs, d'une part de déplacement global du collier chauffant,#d'autre part de déformation de celui-ci. - Le collier chauffant se compose d'un collier interne fournissant une puissance constante correspondant à la température minimale de déformation de la zone chauffée, et d'éléments chauffants additionnels disposés en face des zones de détection, et il comporte en outre des moyens pour rapprocher ou éloig#ner ceux-ci de l'élément métallique allongé, ou pour modifier la puissance qui leur est fournie. Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures du dessin annexé, des dispositifs capteurs de la température de la zone chauffée, ou de l'entrefer entre celle-ci et le collier chauffant par induction, d'un tube en cours de cintrage, et de réglage du chauffage ou de ltentrefer de façon à maintenir cette température sensiblement constante sur tout le pourtour. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de cintrage de tube de grand diamètre. La figure 2 représente la position et le déplacement d'un capteur de mesure de la température. La figure 3 représente une channe d'analyse des températures en quatre points à 900 du pourtour d'un tube. La figure 4 représente schématiquement le dispositif de réglage de l'inducteur en fonction de la température lue par un capteur. La figure 5 représente schématiquement la disposition de servomoteurs commandés par la détection du capteur d'entrefer. La figure 6 représente la disposition d'un inducteur à collier interne et à inducteurs additionnels mobiles ou à puissance réglable. Dans le dispositif de la figure 1, le tube à cintrer 1 est soumis par un dispositif mécanique à une poussée représentée par la flèche 2, cependant qu'un bras mobile 3, rotatif autour d'un axe 4, maintient l'extrémité du tube opposée à l'extrémité de poussée par un collier 5. Le chauffage de la zone où doit se produire la déformation, d'une largeur appropriée, est assuré par un collier--inducteur 6, celui-ci étant suivi d'un dispositif de refroidissement 7 à l'air ou à l'eau. Comme indiqué ci-dessus, l'invention porte sur le contrôle du chauffage par le collier inducteur. La figure 2 représente une coupe par l'axe du tube à cintrer. Sa paroi est représentée en 10. La zone à chauffer 11 est entourée par l'inducteur 6. Le capteur à rayonnement infra-rouge 12 est disposé en amont de la zone chauffée par rapport à l'inducteur et incliné de façon à pouvoir viser la totalité de la zone chauffée sans interférence de l'inducteur. Ce capteur est animé, par des moyens non représentés, d'un mouvement de va-et-vient représenté-par la double flèche 12A, de façon à pouvoir enregistrer la température de toute la largeur de la zone chauffée, et en particulier la température maximale. Bien entendu, d'autres capteurs sont disposés en d'autres points du pourtour du tube, par exemple trois autres capteurs à 900 l'un de l'autre. La figure 3 représente la channe d'analyse des températures à l'aide de quatre capteurs tels que celui de la figure 2. -Chacun des capteurs 12, 13, 14, 15 est relié par une fibre optique 16, 17, 18, 19, à un amplificateur optique 20, 21, 22, 23. Les quatre amplificateurs sont reliés à un multiplexeur 24, à bornes a, b, c, d, le multiplexage étant commandé par un contact mobile 25. Le multiple#xeur est suivi d'un amplificateur 26, suivi d'un détecteur-mémorisateur de crête 27. Ce dernier est relié par un organe de linéarisation 28 et un organe de réglage du coefficient d'émissivité 29, d'une part à un affichage digital , d'autre part à un enregistreur des températures. Le tableau d'affichage digital de la température maximale 30 est relié à un organe d'affichage des valeurs de consigne maximale et minimale 31, lui-même connecté à des voyants d'alarme 32, 33. L'enregistreur 34 enregistre successivement les quatre lectures de température sur le même graphique. Par ailleurs, des enregistreurs distincts 35, 36, 37, 38, reliés au contact mobile 25, affichent les variations de la température observée par chacun des capteurs. Dans la figure 4, le comparateur 40 reçoit les indications, d'une part de la température lue par un capteur (flèche 41), d'autre part de la tempérautre de référence (flèche 42), et délivre un signal donnant en amplitude et en signe la valeur de leur différence. Ce signal est transmis à l'amplificateur 43, puis à la commande de servomoteur 44. Le servomoteur 45 exerce une pression ou une traction sur l'inducteur à géométrie variable 46. Si la température lue est inférieure à la température de référence, il rapproche l'inducteur de la surface du tube. Si elle lui est supérieure, il l'en écarte. Dans la figure 5, la zone chauffée du tube 1, représentée en section transversale, est entourée par le collier inducteur 5. Celui-ci est entouré par les servomoteurs 51, 52, qui assurent son déplacement global, et par le servomoteur 53, qui assure sa déformation. Des capteurs, non représentés, mesurent les entrefers W, X, y; Z, à 900 l'un de l'autre. Ils traduisent ces entrefers en signaux électriques w, x, y, z. On compare par exemple les signaux w et y de façon à entratner le servomoteur 52 si w-y est différent de O, et les signaux x et z de façon à entratner le servomoteur 51 si x-z est différent de O. Puis on somme les quantités (w +y) et (x +z) et les compare, de façon à entratner le moteur 53 si (w +y) - (x +z) est différent de O. Dans la figure 6, la zone chauffée du tube 1 est entourée d'un collier inducteur 5 de forme correspondant à la forme théorique du tube (circulaire). il est entouré de quatre inducteurs additionnels 61, 62, 63, 64, à 900 l'un de l'autre, et de mêmes axes que les capteurs de température. L'inducteur 5 est coaxial au tube et alimenté sous une puissance telle que chaque capteur lise la températeur minimale de déformation. La température observée pour chaque capteur est comparée à la température de consigne et la valeur de la différence commande une injection de puissance électrique dans l'inducteur additionnel correspondant, ou un déplacement de celui-ci pour faire varier son entrefer. Bien que les procédés et dispositifs de mise en oeuvre de l'invention qui viennent d'être décrits en référence aux figures du- dessin en paraissent les formes de réalisation préférables, on comprendra que certaines modifications peuvent leur être apportées sans sortir du cadre de l'invention, des opérations des procédés ou des organes des dispositifs pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient un rôle technique analogue. En particulier,# la dissymétrie d'apport thermique à la zone chauffée pourrait être détectée par la mesure d'autres propriétés physiques que le rayonnement infra-rouge ou l'entrefer. REVENDICATIONS 1/Procédé de cintrage d'un élément métallique allongé de section droite constante par chauffage localisé d'une zone étroite du pourtour de cet élément à l'aide d'un collier chauffant (5) entourant cette zone, poussée (2) sur une extrémité de l'élément et maintien de son autre extrémité par un bras pivotant (3), caractérisé en ce que l'on maintient sensiblement constante la température de la zone chauffée sur le pourtour de l'élément en détectant la température de cette dernière ou l'entrefer séparant le collier chauffant du pourtour de cette zone en au moins deux points de ce pourtour, dont l'un est du côté du centre de courbure, et l'autre opposé au premier#, et en augmentant ou diminuant l'apport thermique en l'un ou l'autre de ces points suivant que la température y est inférieure# ou supérieure, ou que l'entrefer y est supérieur ou inférieur, à une valeur de consigne correspondant à une température uniforme, ou à un entrefer uniforme du pourtour de la zone chauffée. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mesure la température de la zone chauffée ou l'entrefer séparant le collier chauffant du pourtour de l'élément, en quatre points à 900 l'un de l'autre. 3/ Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on mesure la température de la zone chauffée à l'aide de capteurs (12, fig.2) à qui l'on fait décrire un mouvement de va-et-vient (12A) parallèle à l'axe de l'élément non encore cintré et balayant la largeur de la zone chauffée. 4/ Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on mesure les entrefers à l'aide de capteurs commandant des servomoteurs assurant d'une part un déplacement global du collier chauffant, d'autre part une déformation de eelui-ei. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on augmente ou diminue l'apport thermique dans les zones de détection en fournissant à un collier chauffant (5, fig.6) une puissance constante correspondant à la température minimale de déformation de la zone chauffée de l'élément allongé, et en rapprochant ou éloignant, ou en modifiant la puissance fournie à des éléments chauffants additionnels (61, 62, 63, 64) disposés en face des zones de détection. 6/ Dispositif de cintrage d'un élément métallique allongé de section droite constante par le procédé selon la revendication 1, comprenant un collier chauffant (5) entourant la zone à chauffer pour permettre le cintrage, des moyens pour pousser ledit élément, et un bras pivotant (3) de maintien de l'autre extrémité de l'élément, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moye#ns de détection de la température de la zone chauffée ou de l'entrefer séparant le collier chauffant du pourtour de l'élément en au moins deux points de ce pourtour, dont l'un est du côté du centre de courbure, et l'autre du côté opposé, et des moyens pour augmenter ou diminuer l'apport thermique en l'un ou l'autre de ces points suiv#ant que la température-y est supérieure ou inférieure, ou l'entrefer supérieur ou inférieur, à une valeur de consigne correspondant à une température uniforme, ou à un entrefer uniforme, du pourtour de la zone chauffée. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend quatre détecteurs de température à infra-rouge à 900 l'un de l'autre. 8/ Dispositif selon la revendication 6, à détecteurs de température caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déplacement longitudinal alternatif -des détecteurs leur permettant de balayer la largeur de la zone chauffée. 9/ Dispositif selon la revendication 6, à détecteurs de température caractérisé en ce que les détecteurs sont reliés par l'intermédiaire d'un dispositif de multiplexage (24, fig.3), d'une part à des enregistreurs de température distincts (34, 35, 36, 37), d'autre part à un détecteur de mémorisation de crête (27) et à un dispositif d'affichage de la température maximale (30). 10/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qutil comprend en outre un dispositif d'affichage successif des températures sur le même enregistreur (34). 11/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de détection sont reliés à des servomoteurs, d'une part de déplacement global du collier chauffant (51, 52, fig.5), d'autre part de déformation de celui-ci (53). 12/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le collier chauffant se compose d'un collier interne (5, fig.6) fournissant une puissance constante correspondant à la température minimale de déformation de la zone chauffée, et d'éléments chauffants additionnels (61, 62, 63, 64) disposés en face des zones de détection, et ce qu'il comporte en outre des moyens pour rapprocher ou éloigner ceux-ci de l'élément métallique allongé, ou pour modifier la puissance qui leur est fournie. 13/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le collier chauffant est un collier inducteur. 14/ Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les-éléments chauffants additionnels sont des inducteurs.