Brevet FR2510139A1 — publié le 19830128

La présente invention concerne un appareil servant à réchauffer les parties d'extrémité refoulées de tubes en acier à refoulements extérieurs, avant que ces derniers su- bissent une opération de trempe, de recuit ou un traitement thermique analogue. Les tubes ou tuyaux en acier à refoulements exté- rieurs sont des tubes, qui sont épaissis sur certaines lon- gueurs au niveau de leurs parties d'extrémité, par rapport à leur partie principale restante, et dont lesdites parties d'extrémité renforcées sont réservées pour l'usinage de rac- cords à vis ou de raccords analogues Lorsque l'on soumet un tube d'acier à refoulements extérieurs à un traitement thermique tel qu'une trempe ou un recuit en vue d'obtenir une résistance mécanique recherchée, on passe un temps assez important à accroître la température des parties d' extrémités refoulées et épaissies du tube, étant donné que la paroi du tube possède une épaisseur plus importante en ces emplacements, ce qui entraîne une réduction du rende- ment d'utilisation En particulier, étant donné que l'ef- fet du recuit de l'acier dépend de la température et de la durée de fonctionnement, une telle différence dans le chauffage de la partie principale et des parties refoulées n'est pas souhaitable pour l'obtention de propriétés méca- niques uniformes sur toute la longueur du tube à refoule- ments extérieurs. Sur la base de ces considérations, différents sys- tèmes ont été inventés pour réaliser le réchauffage unique- ment des parties d'extrémité refoulées du tube d'acier à refoulements extérieurs Conformément à un système connu de cette sorte, avant le chauffage du tube d'acier à refou- lements extérieurs dans un four de réchauffage du type à tambour de trempe alors que le tube d'acier est déplacé si- multanément axialement, des bobines de réchauffage par in- duction aptes à réaliser le réchauffage de la partie d'ex- trémité avant du tube sont disposées dans la voie d'avance transversale du tube Ensuite des bobines de réchauffage par induction aptesà réchauffer la partie d'extrémité ar- rière du tube sont disposées à une certaine distance des premières bobines de réchauffage de manière qu'il existe un retard correspondant à un retard de réchauffage entre les parties avant et arrière dans le four du type à tam- bour, et déterminé par la longueur et la vitesse d'avance du tube Une fois que les parties refoulées avant et arriè- re sont réchauffées par ces bobines avec un certain retard relatif, le tube d'acier est transféré à la voie de trans- fert axial pour la mise en oeuvre du traitement thermique. Conformément à un autre système connu, alors que le tube d'acier à refoulements extérieurs est déplacé axialement devant un four à tunnel, on déplace l'appareil de réchauf- fage en même temps que et parallèlement au tube, en vue de réaliser le réchauffage des deux parties d'extrémité refoulées du tube. Cependant ces systèmes connus présentent les in- convénients suivants: Dans le premier système, étant donné que le tube d'acier à refoulements extérieurs est lui-même déplacé axialement entre les dispositifs de réchauffage associés aux extrémités respectives du tube, le réchauffage ne peut pas être limité de façon précise aux parties refoulées dé- signées et non seulement ces parties refoulées, mais éga- lement la partie principale restante du tube peuvent être réchauffées, ce qui entraîne une détérioration de la qua- lité du produit En second lieu, il peut se produire des pertes d'énergie étant donné que les deux extrémités du tube ne sont pas chauffées simultanément. Dans le système indiqué en dernier, étant donné que le dispositif de réchauffage n'est pas déplacé en même temps que le tube d'acier à refoulements extérieurs suivant la direction axiale dudit tube, l'appareil ne peut pas être positionné de façon précise en réponse à des variations éventuelles de la longueur du tube, et la partie principa- le de ce dernier peut par conséquent être chauffée dans le cas de variations de sa longueur, ce qui entraîne également une réduction de la qualité du produit En outre la lon- gueur des sections de réchauffage ne peut être modifiée que moyennant des difficultés importantes lorsque la longueur des parties refoulées varie. C'est pourquoi la présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients indiqués ci-dessus et dé fournir un appareil de réchauffage dans lequel le tube d' acier à refoulements extérieurs est fixe et la bobine de chauffage par induction est déplacée d'une certaine dis- tance en fonction de la longueur du tube de manière d réali- ser un chauffage précis les parties du tube correspondant aux parties refoulées à de ce dernier, et dans lequel les deux extrémités du tube d'acier à refoulements extérieurs sont chauffées simultanément, de manière à éviter un rayon- nement de chaleur inutile et à réduire les pertes d'énergie. L'appareil servant auréchauffage des extrémités d'un tube d'acier à refoulements extérieurs conforme à la présente invention comporte des blocs de base formant sup- ports servant à soutenir, avec possibilité de déplacement vertical, le tube en acier à refoulements extérieurs déli- vré par un moyen de transport, au moins deux bobines de chauffage par induction disposées au-dessus desdits blocs de base formant supportsen vue de permettre le chauffage simultané des deux extrémités du tube d'acier, lorsque lesdits blocs de base formant support sont en position re- levée, un chariot mobile permettant de déplacer au moins l'unedesdites bobines sur une distance correspondant à la longueur du tube d'acier, et des moyens pour faire avancer lesdites bobines sur des courses variables réglées par rap- port à la longueur des parties refoulées du tube d'acier à refoulements extérieurs L'appareil conforme à la présente invention est ainsi conçu de manière que les parties d' extrémité refoulées du tube d'acier sont réchauffées à une température moyenne telle que des variations de températu- re dans le four de traitement thermique peuvent être com- pensées en dépit d'actions de refroidissement que le tube réchauffé subit jusqu'à ce qu'il soit chargé dans le four de traitement thermique. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 est une vue en élévation montrant schématiquement une forme de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe de l'appareil de la figure 1, prise suivant le plan II-II; et la figure 3, est un-schéma montrant, en fonction du temps, les variations de température intervenant lors- que l'alimentation en courant d'une bobine de chauffage par induction est interrompue à une température superfi- cielle extérieure de 600 C après que les parties refou- lées ayant pour diamètre extérieur 103,5 mm et comme épaisseur de paroi 16,75 mm aient été chauffées par la bobine alimentée par un courant d'une fréquence égale à 500 Hz, O étant relatif à la courbe de la température superficielle intérieure, 02 étant relatif à la courbe de la température à mi-épaisseur de la paroi et 63 étant relatif à la courbe de la température superficielle ex- térieure. Ci-après on va décrire une forme de réalisation préférée de l'invention. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne une table latérale d'amenée, la référence 2 un rou- leau de la voie d'alignement et de mesure de longueur, la référence 3 des blocs de base formant supports,la réfé- rence 4 une poutrelle latérale extérieure et la référen- ce 5 des poutres mobiles destinées à guider transversale- ment les tubes d'acier à refoulementsextérieurs P à tra- vers ces éléments Les blocs de base formant supports 3 sont conçus de manière à soutenir les tubes d'acier P de manière à être déplaçables verticalementpar les poutres mobiles 5 entre le niveau de la voie de guidage transver- sal des tubes et un niveau supérieur situé au-dessus du niveau de la voie de guidage transversal La longueur de chaque tube d'acier P est mesurée sur le rouleau 2 de la voie d'alignement et de mesure de la longueur avec alignement d'une extrémité de tube préréglée (extrémité latérale de droite sur la figure 2) sur une position de référence préréglée, et le tube est déplacé par les pou- tres mobiles 5 transversalement sur les blocs de support 3, sur lesquels le tube est relevé ou abaissé, sans aucun déplacement axial Plusieurs blocs de support 3 de ce ty- pe sont installés en formant une rangée suivant l'axe des tubes d'acier Plusieurs blocs de support 3 situés sur le côté de l'extrémité de référence du tube P sont asso- ciés à un élévateur commun 6 a et sont relevés ou abaissés de ce fait de concert Les blocs de support subsistants 3 sont associés par groupes à des élévateurs séparés 6 b, de manière à être relevés ou abaissés séparément Selon la longueur des tubes P placés sur les blocs de support 3, les blocs 3 situés au-delà de l'extrémité du tube oppo- sée à son extrémité de référence (blocs latéraux de gau- che sur la figure 2) sont maintenus au niveau inférieur afin d'empêcher que les blocs 3 non chargés interfèrent avec les extrémités des tubes d'acier ou avec des compo- santssitués plus haut telsque des bobines de chauffage par induction Les références 7 a, 7 b désignent deux bo- bines de chauffage par induction de ce type disposées au- dessus des blocs de base 3 de manière à réaliser un chauffage simultané des deux extrémités refoulées du tube d'acier P au niveau supérieur au-dessus des blocs de sup- port Lorsque les tubes d'acier P sont amenés successive- ment un par un par les poutres mobiles 5, comme cela est représenté sur la figure 1, seules deux bobines de chauf- fage 7 a, 7 b suffisent pour l'objectif visé Cependant, lorsque plusieurs tubes sont amenés simultanément trans- versalement, en vue d'accroître le rendement d'utilisa- tion, il faut prévoir les blocs de base 3 suivant plusieurs rangées et il faut disposer le même ensemble de couples d'unités de chauffage par induction au-dessus desdits blocs afin de réaliser un appareil ou une unité de traitement multiple. En se référant à la figure 2, on voit que la bobine 7 a située vers l'extrémité de référence est por- tée par un support fixe 8 a, de manière à avoir un dé- placement axial, tandis que la bobine opposée 7 b est éga- lement portée,de manière à avoir un déplacement axial,sur un chariot 8 b monté sur un rail suspendu 9 La bobine 7 b est déplacée par le mouvement du chariot 8 b sur une cer- taine distance à partir de la bobine 7 a, correspondant à la longueur du tube mesurée par le rouleau 2. Les bobines 7 a, 7 b sont portées respectivement par le support 8 a et par le chariot 8 b de manière à pou- voir avoir un déplacement axial, comme cela a été men- tionné ci-dessus, et deux unités à cylindre et piston 1 Oa, 1 Ob sont montées respectivement sur le support 8 a et lé chariot 8 b, de manière à déplacer les bobines 7 a, 7 b sur des courses d'avance longitudinales correspon- dant aux longueurs des parties refoulées A du tube d' acier à refoulements extérieurs P On peut modifier ces courses dans le cas de modifications de la -longueur des parties A. En cours de fonctionnement, le tube d'acier P placé sur la table latérale d'amenée 1 est transféré par les poutres mobiles 5 sur le rouleau 2 de la voie d'alignement et de mesure de longueur La longueur du tu- be d'acierestmesurée sur le rouleau 2, alors que l'ex- trémité de référence préréglée du tube d'acier est ali- gnée sur la position de référence moyennant un léger dé- placement axial du tube d'acier provoqué par la rotation du rouleau 2 Le tube est ensuite déplacé sur le bloc formant support 3 au moyen d'un actionnement des poutres mobiles 5 Pendant cet intervalle de temps, le chariot 8 b est déplacé sur la base de la longueur mesurée de telle manière que la bobine 7 b est placée à une distance de la bobine 7 a correspondant à la longueur mesurée du tube d' acier P Ensuite onrelève les blocs de base 3 de manière que le tube P soit situé en position entre les bobines 7 a, 7 b On actionne alors les cylindres d'amenée 1 Oa, 1 Ob de manière à déplacer simultanément les bobines 7 a, 7 b en direction des parties d'extrémité A refoulées du tube. De cette manière les parties refoulées sont réchauffées par chauffage par induction, si bien qu'aucune différence de température ne s'établit entre les deux extrémités du tube Lorsque le tube P est transféré sur les blocs de ba- se 3 après la mesure de longueur, les blocs 3 situés sur le côté opposé au-delà de la longueur mesurée du tube, sont rendus inopérant pour le réchauffage et pour des manoeuvres ultérieures du tube grâce au fonctionnement sélectif des élévateurs 6 b Ces blocs de base sont main- tenus de préférence au niveau inférieur. En général, lorsque les parties d'extrémité re- foulées sont chauffées par une bobine de chauffage par induction, les variations de température en fonction du temps intervenant à la suite de l'arrêt du courant de chauffage ne sont pas identiques pour l'intérieur et pour l'extérieur du tube d'acier, selon la fréquence du cou- rant alternatif envoyé à la bobine On ne peut remédier à la différence de température suivant la direction de l'épaisseur du tube, qu'après l'écoulement de quelques secondes ou d'une durée de 10 secondes ou plus selon I' épaisseur des parties refoulées Conformément à la pré- sente invention, les bobines 7 a, 7 b sont alimentées et a commandées à une fréquence et à un intervalle de temps d' alimentation, qui sont réglés en fonction de l'épaisseur des parties refoulées et compte-tenu du refroidissement du tube, déterminé par des conditions telles que les tem- pératures ambiantes ou le temps qui s'est écoulé jusqu'à ce que le tube soit chargé dans un four de réchauffage pour y subir un traitement thermique mis en oeuvre dans la phase opératoire suivante La température de réchauffa- ge des parties refoulées est commandée au moyen du chauf- fage simultané des deux extrémités, de sorte que la tempé- rature moyenne du tube peut être constante sur l'ensemble de la longueur de ce dernier, lorsque ledit tube est chauffé au cours de la phase opératoire suivante. Conformément à la présente invention, comme cela a été mentionné précédemment, en chauffant simultanément les parties refoulées du tube, il est possible de contrô- ler la température de réchauffage en fonction du rayonne- ment thermique qui se dégage probablement pendant la durée qui s'est écoulée avant que le tube soit chargé dans le tube pour y subir la phase opératoire suivante On peut également réduire au minimum les pertes d'énergie En ou- tre on peut agir rapidement lors d'une faible différence de la longueur du tube ou des parties refoulées tandis que l'on peut empêcher efficacement l'apparition des pro- blèmes posés par les tubes d'acier ou d'autres appa- reils En outre on peut accroître comme on le désire le rendement de réchauffage à l'aide du système de traite- ment multiple conçu de manière à suivre l'évolution du processus intégré incluant les opérations de formage et de traitement thermique des tubes d'acier à refoulements extérieurs. REVENDICATIONS 1 Appareil pour réaliser le réchauffage des ex- trémités d'un tube d'acier à refoulements extérieurs (P), caractérisé en ce qu'il comporte des blocs de base formant support 4 ( 3) destinés à soutenir avec possibilité de dépla- cement vertical le tube d'acier (P), au moins deux bobines de chauffage par induction ( 7 a,7 b) disposées audessus des blocs de base formant supporti( 3) de manière à chauffer simultanément les deux extrémités du tube d'acier à refou- lements extérieurs, lorsque les blocs de base formant sup- portssont dans leur position relevée, un chariot mobile ( 8 b) permettant de déplacer l'une des bobines sur une dis- tance correspondant à la longueur du tube d'acier, et des moyens ( 10 a,1 Ob) permettant de déplacer les bobines de chauffage par induction sur des courses variables réglées par rapport à la longueur des parties refoulées du tube d'acier à refoulements extérieurs. 2 Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que plusieurs blocs de base formant support ( 3) sont disposés suivant l'axe du tube d'acier (P) dans la position de soutien de ces derniers, un cer- tain nombre desdits blocs de base situés vers une extrémi- té du tube d'acier étant relevés ou abaissés de concert par un élévateur commun ( 6 a), tandis qu'un certain nombre desdits blocs de support situé vers l'autre extrémité sont relevésou abaissésau choix et séparément par des éléva- teurs séparés ( 6 b). 3 Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'une des bobines de chauffage par induction ( 7 a,7 b) est portée de manière à pouvoir avoir un déplace- ment axial sur un support fixe ( 8 a) et que l'autre bobine est portée, de façon à pouvoir avoir un déplacement axial, sur le chariot ( 8 b). 4 Appareil selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens d'avance ( 10 a,10 b) comportent des unités à piston et cylindre.