Brevet FR2550475A1 — publié le 19850215

Procédé d'extrusion à chaud de tubes en acier et alliages spéciaux, et dispositif de mise en oeuvre. Le procédé d'élaboration par déformation plastique des métaux et autres matériaux, au moyen duquel on obtient des profilés préétablis en forçant le matériau traité à travers l'ouverture d'une matrice, est connu comme procédé d'extrusion. Il est égalerment connu que l'extrusion se distingue en extrusion directe, quand par exemple le métal d'un lingot, réchauffé à température convenable, est forcé de s'écouler à travers une matrice sous l'action d'un poinçon dans le sens d'avance 10 de celui-ci,et en extrusion inverse ou en retour quand l'écoulement du métal se produit en sens inverse de celui d'avancement du poinçon L'extrusion inverse à partir de lingots est un procédé peu ou pas du tout utilisé, selon lequel la matrice est ménagée dans le poinçon assemblé au 15 piston d'une presse hydraulique, tandis que l'extrémité du conteneur qui reçoit le lingot est fermée L'extrusion directe de tubes est généralement effectuée selon deux procédés fondamentaux dont le premier prévoit la perforation axiale du lingot pour laquelle, dans ce cas, il suffit d'utiliser un 20 tampon muni d'un poinçon ayant une section correspondant à celle du trou désiré, et le second la transformation en secteur tubulaire de lingot non perforé et, en ce cas, il est nécessaire d'utiliser une presse munie de deux pistons: un pour la commande du poinçon (aussi appelé mandrin), qui effectue la perforation, l'autre pour la commande du tampon (appelé aussi mandrin presseur) qui réalise l'extrusion subséquente. Les deux façons de procéder connues auxquelles il a été fait allusion présentent certains inconvénients et, principalement, la perte d'une partie du matériau soumis à l'extrusion, représentée par le bouchon de rebut qui est expulsé en aval du conteneur qui loge le lingot et qui représente en moyenne 10 entre 8 et 10 % en poids de la totalité de la gueuse ou du lingot façonné. Le but principal du procédé objet de l'invention est de récupérer pratiquement intégralement le matériau constituant le 15 bouchon de rebut, ce qui constitue un avantage économique direct notable Un autre but de l'invention, lié au premier, est d'augmenter sensiblement la longueur des secteurs tubulaires pouvant être obtenus à partir de lingots identiques, par rapport aux procédés connus d'extrusion, et ceci grâce à 20 l'utilisation intégrale du matériau métallique constituant le lingot, d'o un avantage technique et économique supplémentaire. Le procédé selon l'invention, qui concerne de préférence, mais non exclusivement, la fabrication par extrusion de tubes en 25 aciers au carbone, alliés, inoxydables, et en alliages spéciaux (par exemple à base de nickel, molybdène, titane, etc), utilisables dans les industries pétrolières, pétrochimiques, mécaniques, énergétiques, et dans les conduites de distribution de fluides en général, de diamètre pouvant atteindre 400 mm et d'épaisseur pouvant atteindre 70 mm, est caractérisé essentiellement par un cycle opératoire qui comprend et reprend tant des phases du procédé d'extrusion inverse que des phases du procédé d'extrusion directe, en utilisant des moyens de production adaptés pour permettre d'atteindre les 35 buts exposés précédemment. L'objet de l'invention est donc un procédé d'extrusion à chaud de tubes en acier et alliages spéciaux, réalisés dans une presse unique, sans perte de matériau dans la phase de pré-perçage, caractérisé en ce que chaque cycle d'extrusion comprend deux phases distinctes et interdépendantes: une première phase d'extrusion inverse; une seconde phase, consécutive à la première, d'extrusion directe, la formation du bouchon de rebut étant empêchée au 10 cours de la première phase et la longueur finale du tube étant augmentée d'autant. Le procédé selon l'invention procure une économie en évitant la perte de matériau métallique dans la construction de secteurs tubulaires, notamment en acier et alliages spéciaux, résultat obtenu grâce à l'association de phases de procédés d'extrusion différents. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise 20 en oeuvre du procédé défini ci-dessus, dans lequel, lors de la première phase d'exécution, l'orifice de sortie du conteneur est contrôlé par une matrice aveugle Cette matrice aveugle peut appartenir à une plaque rotative portant une ou plusieurs matrices pouvant comporter des ouvertures de diamè25 tres différents. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description ci-après et des dessins annexés, donnés seulement à titre illustratif, dans lesquels: 30 la figure 1 est une vue en coupe partielle verticale d'un conteneur pour lingots, du poinçon et du tampon associés d'une presse hydraulique non représentée, dans la phase initiale d'exécution d'un cycle connu d'extrusion pour la fabri35 cation de tubes d'acier à partir de lingots; les figures 2 et 3, semblables à la figure 1, illustrent des phases ultérieures du cycle connu d'extrusion; la figure 4, semblable à la figure 2, illustre une phase du procédé selon l'invention; les figures 5 et 6, semblables à la figure 4, illustrent des phases ultérieures du procédé selon l'invention; la figure 7 est une vue frontale d'une plaque rotative com10 prenant une matrice aveugle et deux matrices d'extrusion perforées. En se référant aux figures 1, 2 et 3, relatives au procédé connu, la référence 1 indique un conteneur pour un lingot 2. 15 Celui-ci, provenant d'un four de réchauffement adapté par l'intermédiaire d'un décalamineur hydraulique qui élimine complètement la couche extérieure d'oxyde formée lors du réchauffement, puis d'un dispositif de vitrification lubrifiante Le lingot 2 parvient au chargeur 3, lequel a pour fonction de le positionher face à la cavité du conteneur lui-mnême Le tampon 5 de la presse hydraulique, associé coaxialement au poinçon 5 et au conteneur 1, pousse dans le conteneur le lingot 2, qui passe de la position indiquée à la figure 1 à celle indiquée à la figure 2 dans le conteneur lui-même Poursuivant son mouvement, le tampon 5 refoule le lingot 2 dans le conteneur 1, qui est ensuite prépercé axialement par le poinçon 4 qui expulse le bouchon terminal 7 Ce bouchon terminal, comme déjà mentionné, présente un poids qui peut varier de 8 à 10 % du poids total du lingot 2 et constitue une perte économique considérable Au cours de 30 cette phase, se produit une remontée modérée de matériau dans le sens indiqué par les flèches X, c'est-à-dire contraire à la direction d'avance du poinçon 4 La phase de pré-perçage étant terminée, à la suite du poinçon 4 avance le tampon 5 (figure 3) dont le diamètre extérieur lui permet de coulisser dans la 35 cavité du conteneur 1, en aval duquel se trouve la pastille annulaire lubrifiante en verre 10 et la matrice 6 Le matériau du lingot 2 est extrudé à travers la matrice 6 et forme une structure tubulaire 9 Vient ensuite la phase de sectionnement du culot ou collet 8 et le passage à la phase de refroidissement et de contrôle de chaque élément tubulaire 9. Conformément à l'invention, en référence aux figures 4 à 6, le conteneur 1 et, par suite, son logement creux la présentent une longueur L 2 sensiblement plus grande que la longueur L du lingot 2 En aval du conteneur se trouve temporairement une matrice aveugle 11 Les phases du processus d'extrusion sont 10 initialement celles déjà décrites; l'avance du poinçon 4 contraint l'acier du lingot 2 à refluer en sens contraire, comme indiqué par la flèche Y, car la matrice aveugle 11 empêche la formation du bouchon 7 (figure 2) Une fois épuisée la course du poinçon 4, le lingot atteint la longueur L 1 et la matrice aveugle 11, qui fait partie d'une plaque 12 (figure 7) montée rotative en 13 par rapport au conteneur 1, est automatiquement remplacée par l'une ou l'autre des matrices 6 présentant des ouvertures déterminant le diamètre extérieur du tube 9 qui, sous l'action du tampon 5, se forme autour du 20 poinçon 4 qui en détermine le diamètre intérieur Une fois formé le tube 9, poinçon, tampon et conteneur accomplissent la course en sens inverse, après quoi une scie circulaire 14 sépare le culot ou collet 8 du tube 9 qui est transporté aux postes de refroidissement et de contrôle Le cycle d'extrusion 25 décrit est entièrement temporisé et automatisé non seulement dans les phases opératoires mais aussi pour tout ce qui concerne les contrôles fondamentaux. De ce qui a été décrit résultent des avantages économiques 30 et techniques évidents procurés par le procédé grâce auquel on évite une perte notable de matériau et qui permet la fabrication de tubes extrudés sans soudure, de longueur accrue, tout en conservant inchangée la longueur des lingots ou gueuses utilisés, d'o un avantage économique considérable. 35 Bien entendu, le procédé selon l'invention n'est pas limité auxmodes de réalisation décritset représentés schématiquement, qui pourront être modifiés et améliorés sans sortir du cadre de l'invention - Revendications. 1 Procédé d'extrusion à chaud de tubes en acier et alliages spéciaux, réalisés dans une presse unique, sans perte de matériau dans la phase de pré-perçage, caractérisé en ce que chaque cycle d'extrusion comprend deux phases distinctes et interdépendantes: une première phase d'extrusion inverse; 10 une seconde phase, consécutive à la première, d'extrusion directe; la formation du bouchon de rebut étant empêchée au cours de la première phase et la longueur finale du tube étant augmentée d'autant. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la première phase d'exécution, l'orifice de sortie du conteneur ( 1) est contr 8 ôlé par une matrice aveugle ( 11). 20 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matrice aveugle appartient à une plaque rotative ( 12) portant une ou plusieurs matrices ( 6) pouvant présenter des ouvertures de diamètres différents.