Brevet FR2526688A1 — publié le 19831118

PROCEDE DE FABRICATION Dt UNE COQUILLE TUBULAIRE A SECTION RECTANGULAIRE OU CARREE L'invention concerne un procédé de fabrication d'une coquille tubulaire à section-rectangulaire ou carrée, pour la coulée continue de métaux à point de fusion élevé, en particulier d'acier, constituée d'un corps de coquille en cuivre ou en alliage de cuivre, ainsi que d'un revêtement résistant à l'usure sur la sur- face tournée vers la masse fondue. On sait que les coquilles de coulée continue pour les métaux à point de fusion élevée comme le fer ou l'acier doivent être constituées par un matériau à conductivité thermique élevée, dont l'épaisseur de paroi doit être toujours suffisamment grande pour répandre de façon satisfai- sante aux sollicitations mécaniques prévues. En raison de sa conductivité thermique élevée, le cuivre est devenu le matériau habituel pour les coquilles Comme les propriétés mécaniques du cuivre étaient souvent insuffisantes, on a préféré ces derniers temps fabriquer les coquil- les de coulée en alliage de cuivre faiblement allié, en acceptant une conductivité thermique quelque peu réduite. L'inconvénient des coquilles de coulée continue en cuivre ou en alliage de cuivre dans la coulée de l'acier, est que certains types d'acier absorbent le cuivre; ce qui conduit à une diffusion intergrannulaire et à la fragilité au rouge de l'acier redoutée. A cet effet, o a déjà proposé que les surfaces en contac;t avec la masse en fusion soient revêtues d'un revêtement résistant à l'usure. Ces revêtements doivent d'une part élever la résistance de la coquille à ltabrasion et ainsi pro- longer sa durée>d'autre part, en réduisant les fric- tions entre la pièce coulée et la coquille permettre des vitesses de coulée plus élevées. Ainsi, il a déjà été proposé d'appliquer sur la surface des coquilles en contact avec la masse en fusion; d'une couche de chr 3 me ou de nickel par voie électrolytique -Ces couches se distinguent par une bonne résistance à l'abrasion et de bonnes propriétés de glissement Lors de la fabrication de coquilles tubulaires à section rectan- gulaire ou carrée, il apparait cependant des diffi- cultés, car en raison du faible pouvoir de dispersion du bain électrolytique, un revêtement uniforme ne peut pas être obtenu, en particulier dans les arrondis et dans les angles Il en résulte que pour une épaisseur de couche supérieure à 150 P, le contour intérieur dé la coquille tubulaire se modifie de telle sorte que la coquille n'est plus adaptée pour la coulée (effet "Keyhole"). L'invention a pour objectif de proposer un procédé qui permette la fabrication d'une coquille tubulaire à section rectangulaire ou carrée qui porte, sur sa surface tournée vers la masse fondue, une couche de dépôt électrolytique résis- -35 tante à l'usure, avec une épaisseur de paroi d'au moins 150 A cet effet, l'invention propose un procédé caractérisé en ce que, un tube cylin- drique obtenu par pressage et/ou laminage et/ou étirage est pourvu du revêtement par la voie élec- trolytique, et qu'ensuite, le tube composite est formé en un tube à section rectangulaire ou carrée. On a constaté avec surprise que lors du formage ultérieur du tube composite en tube rectangulaire ou à section carrée, la couche électrolytique se comporte de la même façon que le tube de cuivre, et qu'il est obtenu une coquille tubulaire o l'épaisseur du revêtement demeure par- faitement uniforme m Ame après le formage, en parti- culier m Arme dans la'zone des arrondis. Il est préférable de soumettre le tube composite, après le revêtement, à un recuit à 500-1000 C afin d'obtenir une couche de diffusion entre ce revêtement et le corps de base Une déformation éventuelle de la coquille apparaissant dans certaines conditions de recuit, peut être corrigée par le formage à froid ultérieur. Il est préférable de munir le tube d'une couche de nickel dont l'épaisseur de paroi se monte à au moins 150/J On donne la préfé- rence au nickel sur le chrome, parce que la couche de chrome obtenue par dép 8 t électrolytique ne peut pratiquement par être formée à froid La dureté du nickel, inférieure à celle du chrome et importante pour la résistance à l'abrasion de la couche, peut être compensée dans le cas du nickel en incorporant dans l'électrolyte des particules solides comme par exemple du carbure de silicium Les particules solides seront incorporées au cours de l'électrolyse dans le réseau cristallin du nickel, et contribuent ainsi à élever considérablement la solidité, tandis que la conductivité thermique ne décroit que faible- ment L'épaisseur de la couche déposée devra être au minimum de 150 p, et pourra se monter jusqu'à 4 mm Il est ainsi possible, conformément aux diverses exigences en ce qui concerne l'usure, d'adap- ter la durée des coquilles aux nécessités pratiques. Eventuellement, on peut aussi réaliser un ajustage mécanique ultérieur. Le formage du tube composite s'effectue de préférence par étirage à l'aide de mandrins et d'une matrice On obtient ainsi que l'épaisseur de paroi aussi bien de la couche de cuivre que de la couche d'usure décroisse uniformément, et qu'une coquille tubulaire ayant les dimensions souhaitées soit obtenue Si l'on veut disposer de coquilles tubulaires présentant une précision dimen- sionnelle maximum, il est avantageux, après l'étirage de la coquille tubulaire de procéder à un post-cali- brage par formage par explosion Dans ce procédé, on introduit à l'intérieur de la coquille tubulaire un mandrin à section rectangulaire ou carrée, et l'on forme la coquille tubulaire sur le mandrin, par explosion Si l'on met en oeuvre dans ce procédé un mandrin courbe, on obtient une coquille dite courbe Pour produire des coquilles tubulaires courbes, il peut aussi être avantageux d'introduire dans le tube étiré, un mandrin courbé à section rectangulaire ou carrée, et soumettre l'ensemble tube et mandrin à un pressage par matrice. Une finition particulièrement économique consiste à munir un tube, dont l'épaisseur de paroi et/ou la longueur sont nettement plus élevées que celles de la coquille tubulaire finie, d'un revêtement par voie électrolytique, à former le tube revêtu en lui conférant une section rectangu- laire ou carrée, puis à couper la coquille tubulaire à la longueur souhaitée Le procédé électrolytique qui prend beaucoup de temps, n'est ainsi exécuté qu'une seule fois, en utilisant par exemple un tube long pour plusieurs coquilles tubulaires Il est important ici que l'épaisseur de paroi de la couche de dép 8 t électrolytique soit supérieure à celle qui est nécessaire pour la coquille finie, car au cours de l'opération d'étirage subséquente, l'épaisseur de paroi sera, comme il est bien connu réduite Ll en est de même si l'on met en oeuvre dans l'opération d'électrolyse, un tube avec une épaisseur de paroi nettement supérieure Dans l'opération d'étirage qui suit, on obtient également, par suite de la réduction de la section, un tube de plus grande longueur, à partir duquel on peut obtenir les coquil- les finies de la longueur voulue. Le tube revêtu par dépôt élec- trolytique est d'abord étiré de préférence en un tube cylindrique dont la dimension transversale est plus faible, en une ou plusieurs passes, et après seulement, on le forme en un tube rectangulaire ou carré Le recuit de diffusion décrit plus haut peut être effectué, si on étire en plusieurs passes, en constituant le recuit intermédiaire Il est également possible d'effectuer le recuit directement avant le formage en tube rectangulaire ou carré. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples décrits ci-après. Exemple 1. Un tube de cuivre ayant une longueur de 850 mm et une épaisseur de paroi de ,5 mm, et un diamètre extérieur de 189 mm, a été revêtu d'un dépôt électrolytique de nickel de 950. Le tube de cuivre servait ici de cathode tandis qu' une anode était placée à l'intérieur du tube de façon à être séparée par un distance égale partout de la surface du tube de cuivre La surface externe ne devant par être revêtue, ainsi que les surfaces frontales du tube de cuivre, portaientune couche de verins non conducteur Après obtention de l'épaisseur de paroi souhaitée, le tube a été retiré du bain A l'aide d'une machine de formage appro- priée, par exemple une machine d'emboutissage à mâchoires, on transforme le tube cylindrique en un tube à section rectangulaire ou carrée Dans ce tube préformé on introduit un mandrin conique courbe ayant une section rectangulaire ou carrée appropriée, et l'on soumet en commun le tube et le mandrin à un pressage, à l'aide d'une matrice La coquille tubu- laire finie présentait les dimensions suivantes: 122,6 x 138 mm Epaisseur de paroi: 7,7 mm Longueur: 801 mm Rayon de courbure: 4939 mm Couche de Ni: 700 j Exemple 2. Sur la surface intérieure d'un tube de cuivre de 2,1 m de long, d'un diamètre extérieur de 300 mm et d'une épaisseur de paroi de 24 mm on dépose, par un procédé électrolytique,une couche de nickel d'une épaisseur de 1300 P Ce tube a été d'abord étiré à l'aide d'un mandrin et d'une matrice en plusieurs passes, en un tube cylindrique de 277,8 mm de diamètre extérieur et une épaisseur de paroi de 22 mm Le tube a été soumis ensuite à un recuit de plusieurs heures à 6500 C, ce qui a permis de constituer une couche de diffusion entre les couches de nickel et de cuivre Dans le tube recuit, on a introduit un mandrin à section rectangulaire et l'on a étiré le tube à l'aide d'une matrice à ouverture également rectangulaire. Ce tube présentait les dimensions suivantes: extérieur: 214,4 x 150,4 mm intérieur: 194,2 x 130,2 mm L'épaisseur de la couche de nickel se montait alors à environ 1028 fr. On a alors coupé ce tube en morceaux correspondants à la longuer d'une coquille, dans ces pièces tubulaires, on a introduit un man- drin conique courbe à section rectangulaire, et la paroi de la coquille a été formée par explosion sur le mandrin Le mandrin et la coquille tubulaire peuvent aussi, comme décrit plus haut, être pressés ensemble par passage dans une matrice. Dans le mode de réalisation selon l'exemple 1, aussi bien que dans le mode de réalisation selon l'exemple 2, on peut utiliser à la place de la couche en nickel pur, une autre cou- che déposée par électrolyse (entre autres, des alliages de nickel) Ainsi par exemple, on peut introduire dans l'électrolyte du carbure de silicium en poudre, qui sera incorporé dans le réseau de nickel. Si l'on a besoin de coquilles tubulaires à brides, les brides peuvent alors être fixées sur les coquilles tubulaires à la suite du formage en rectangle ou en carré, de préférence par soudure au moyen d'un faisceau d'électrons. REVENDICATIONS 1 Procédé de fabrication d'une coquille tubulaire à section rectangulaire ou carrée, pour la coulée continue de métaux à point de fusion élevé,en particulier d'acier, constituée d'un corps de coquille en cuivre ou en alliage de cuivre, ainsi que d'un revêtement résistant à l'usure sur la surface tournée vers la masse fondue, procédé caractérisé en ce qu'un tube cylindrique obtenu par pressage et/ou laminage et/ou étirage est pourvu du revêtement par la voie électrolytique, et qu'ensuite, le tube composite est formé par un tube à section rectangulaire ou carrée. 2 Procédé suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le tube est muni d'une couche de nickel dont l'épaisseur se monte à au moins 150 '. 3 Procédé selon l'une des reven- dications 1 et 2, caractérisé en ce que le formage est effectué par étirage, à l'aide d'un mandrin et d'une matrice. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'après le formage par étirage la coquille tubulaire subit un post-calibrage par formage par explosion. Procédé de fabrication de co- quilles tubulaires coudées, selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans le tube étiré, il est introduit un mandrin courbé à section rectangulaire ou carrée, et que le tube et le mandrin sont em- boutis ensemble dans une matrice. 6 Procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un tube dont l'épaisseur et/ou la longueur sont nettement supérieures à celles de la coquille tubu- laire finie, est muni d'un revêtement électrolytique que le tube revêtu est formé en un tube à section rectangulaire ou carrée, et qu'ensuite, ce tube est coupé, en coquilles tubulaires de la longueur voulue.