Brevet FR2569582A1 — publié le 19860307

1.- " Procédé et installation pour la fabrication de tubes sans soudure." L'invention concerne un procédé pour fabri- quer des tubes sans soudure, procédé dans lequel des blocs chauds de laminage sont poinçonnés au moyen d'un outil interne par une presse ou bien une ligne de laminage à cylindres obliques, pour constituer un bloc creux, qui est ensuite étiré - éventuellement après emboutissage d'une butée de mandrin - par un équipement d'étirage comportant un mandrin, par exemple un banc pousseur ou bien une li- gne de laminage, pour obtenir une ébauche de tube, et qui est finalement terminé par laminages L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédés On connait de nombreux procédés de ce type, qui diffèrent les uns des autres mais qui,en règle géné- rale, comportent les particularités précitées. Le poin- çonnage des blocs s'effectue aussi bien en utilisant une tresse qu'une ligne de laminage à cylindres obliques à l'aide d'un outil interne qui est par exemple constitué dans le cas d'une presse à poinçonner, par le poinçon, alors que;par contre, dans le cas d'une ligne de lami- nage à cylindres obliques, cet outil interne est consti- tué d'une tige sur l'extrémité frontale de laquelle est monté un tampon d'un diamètre un peu supérieur à celui de la tige. Les blocs creux obtenus de cette façon, sont 2.- ensuite étirés dans une seconde opération pour obtenir une ébauche de tube, cette opération étant effectuée sur des lignes de laminage de différents types ou bien sur un banc pousseur. Ces équipements d'étirage, quelles que soient leurs différences, ont en commun que le bloc creux est étiré sur un mandrin ou une tige à tampon qui est soit introduit avant l'étirage après extraction de l'ou- til interne utilisé pour le poinçonnage, ou bien il s'agit de la tige, libérée du tampon; de la ligne de laminage à cylindres obliques utilisée pour le poinçonnage, cette tige étant laissée dans le bloc creux, après le poinçonnage. Si l'on utilise pour l'étirage du bloc creux en vue d'ob- tenir une ébauche du tube, un banc pousseur, il faut mé- nager à la surface frontale antérieure du mandrin, une 1 5 butée de mandrin dans le bloc creux. Dans le cas de blocs creux réalisés sur des presses à poinçonner, cette butée est le fond du bloc creux fermant frontalement le perçage, par contre, les blocs creux réalisés sur une ligne de la- minage à cylindres obliques ne comportent pas un tel fond, mais reçoivent par emboutissage sur une partie terminale, avant leur étirage pour obtenir une ébauche de tube, la butée de mandrin, un outil interne spécial étant en géné- ral utilisé pour cet emboutissage. Dans ce procédé connu, on aboutit à une forte oxydation du bloc creux et de l'ébauche de tube, cette oxy- dation affectant aussi leurs parois internes. La couche de calamine sur cette paroi interne est particulièrement néfaste car elle est difficile à enlever surtout pour de grandes longueurs. La paroi interne est en contact intense avec l'oxygène de l'air, surtout du fait qu'après le poinçonnage du bloc pour obtenir un bloc creux, mais éga- lement après l'étirage pour obtenir une ébauche de tube, l'outil interne ou bien le mandrin est extrait du bloc creux ou bien de l'ébauche de tube. Il se produit alors dans le perçage une succion, grâce à laquelle l'air est 3.- aspiré dans le perçage et provoque l'oxydation de la pa- roi interne. Cette oxydation de la paroi interne est particulièrement néfaste lorsqu'elle se produit avant l'éti- rage pour obtenir l'ébauche de tube, parce que la couche de calamine présente alors entre le mandrin de l'équipe- ment d'étirage introduit dans le produit laminé et ce produit laminé, est pressé par l'équipement d'étirage dans la paroi de l'ébauche de tube lors de la formation de cette ébauche de tube, ce qui aboutit à une paroi in- terne rugueuse et inégale de l'ébauche de tube. Ceci ne peut être corrigé lors du laminage final, par exemple avec un laminoir étireur-réducteur, opérant sans outil interne, de sorte que les tubes terminés ont également une paroi interne rugueuse. En outre, cette couche de calamine entraine une augmentation de l'usure sur les coûteux mandrins des équipements d'étirage, ce qui aug- mente de façon correspondante les coûts d'exploitation. A cause de ces inconvénients, il a déjà. été proposé de laisser dans le bloc creux l'outil interne utilisé pour le poinçonnage, par exemple la tige de la ligne de laminage à cylindres obliques, et de l'utiliser ensuite comme mandrin sur l'équipement d'étirageo Ceci empêche certes dans une large mesure la pénétration de l'air dans le perçage du bloc creux et donc une oxyda- tion de sa paroi interne, mais cela implique simultané- ment aussi une sollicitation thermique élevée de cette tige du fait que sa durée de contact prolongée avec le produit laminéo Notamment dans le cas d'un banc pousseur, la tige prend très rapidement à sa partie terminale anté- rieure, la même température que le produit laminé, de sorte que c'est seulement grâce à la résistance plus éle- vée à la chaleur de la tige qu'en pratique seul le bloc creux soit déformé. Si l'on considère quedans le cas d'un banc pousseur, le mandrin entraîne le bloc creux, et est en conséquence, sollicité mécaniquement de façon 4.- particulièrement intense, il est compréhensible que les mandrins soient soumis à une forte usure. Il vient s'y ajouter que,dans de nombreux cas, les parties terminales antérieures des mandrins, en dehors des sollicitations thermiques et mécaniques élevées, sont également utilisées comme outils internes lors de l'emboutissage d'une butée de mandrin et reçoivent ainsi une sollicitation supplé- mentaire. En outre, pendant sa durée de contact prolongée avec le produit laminé, la tige qui est froide lors de son introduction et qui est refroidie intérieurement par de l'eau, prélève sur le produit laminé une quantité de chaleur très importante, ce qui rend plus difficile la déformation du bloc creux et impose à l'équipement d'éti- rage des contraintes plus élevées avec une consommation d'énergie plus importante. Enfin, il est problématique de déposerde façon durable, avant même le poinçonnage, sur la tige utilisée ultérieurement comme mandrin, le film lubrifiant qui n'est nécessaire que lors de l'étirage. Les difficultés précitées peuvent être évi- tées lorsque des tiges différentes sont utilisées pour le poinçonnage et l'étirage, mais ceci a pour inconvénient la forte oxydation de la paroi interne. L'invention a en conséquence pour but d'empêcher une telle oxydation. Ce but est atteint, conformément à l'inven- tion3en ce que lors de l'introduction ou de l'extraction de l'outil interne dans le bloc creux ou hors de celui- ci, et/ou du mandrin dans l'ébauche de tube ou hors de celle-ci, un gaz inerte est simultanément introduit dans l'espace interne devenant libre du bloc creux ou bien de l'ébauche de tube. Ce gaz inerte chasse l'air et donc l'oxygène de l'espace interne du bloc creux ou bien de l'ébauche de tube, ou bien ne laisse même pas l'air pé- nétrer dans cet espace interne, de sorte qu'il ne se produit pas d'oxydation de la paroi interne. Une surface irréprochable de la paroi interne est ainsi conservée 5.- jusqu'au tube terminé. On évite également une usure plus importante des mandrins dae à l'effet abrasif de la cala- mine, ce qui abaisse notablement les coûts d'exploitation. Il n'est en outre plus nécessaire de laisser, par crainte de l'oxydation, l'outil interne dans le bloc creux après poinçonnage, et il peut être retiré sans avoir à craindre l'introduction d'air dans l'espace interne. Ainsi, les outils internes sont épargnés parce qu'ils ne sont plus exposés à un échauffement intense et à une sollicitation mécanique élevée, qui interviennent lorsque ce même outil interne est utilisé, non seulement lors du poinçonnage, mais par exemple aussi lors de l'emboutissage et de l'éti- rage. En outre, l'extration de l'outil interne a une ac- tion favorable sur la température du bloc creux, car on peut se contenter de courtes durées de contact et qu'ai#si on n'enlève pas autant de chaleur aux blocs creux par l'intermédiaire de l'outil interne. - Il est avantageux que le gaz inerte soit essentiellement aspiré par la succion se produisant dans le bloc creux ou bien dans l'ébauche de tube lors de l'ex- traction de l'outil interne ou du mandrin. Le gaz inerte peut alors être amené par exemple grâce à des perçages dans l'outil interne ou bien dans le mandrin. Dans le cas oh le bloc creux ou bien l'ébauche de tube comporte un orifice dans leur fond ou bien ont une extrémité ouverte, le gaz inerte peut également être aspiré par cette ouvertu- re dans l'espace internes Il peut alors être judicieux de mettre ce gaz inerte sous une légère surpression pour faci- liter son aspiration dans l'espace interne. Au lieu d'un gaz inerte ou bien en même temps que celui-ci, on peut également amener dans l'espace interne du bloc creux, des produits de desoxydation, qui se combinent éventuellement à l'oxygène résiduel présent. Le gaz inerte et éventuelle- ment les produits de desoxydation restent encore longtemps dans l'espace interne du bloc creux ou bien de l'ébauche de 6.- tube après l'extraction de l'outil interne, car fréquem- ment un fond plus ou moins bien fermé empoche la sortie du gaz inerte. Même un étirage intermédiaire du bloc creux sur une ligne de laminage de bloc creux sans outil interne n'enlèverait pas le gaz inerte de l'espace interne. Il est avantageux que le bloc creux ou bien l'ébauche de tube, après l'introduction de gaz inerte, ne soit en pratique transporté que transversalement par rapport à leur direc- tion longitudinale. On évite ainsi des écoulements d'air expulsant le gaz inerte de l'espace interne. L'invention concerne en outre une installa- tion pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'in- vention, cette installation étant équipée pour le poin- çonnage d'une tresse ou bien d'une ligne de laminage à cylindres obliques comportant un outil interne, éventuel- lement d'un dispositif d'emboutissage, et d'un équipement d'étirage comportant un mandrin. Conformément à l'inven- tion cette installation est caractérisée en ce que l'outil interne pour le poinçonnage, l'emboutissage ou l'étirage, comporte pour le gaz inerte, un perçage d'alimentation axial ouvert du c8té frontal et/ou débouchant dans des perçages d'évacuation essentiellement radiaux. Grâce à ces perçages, on peut, soit amener la totalité du gaz inerte ou bien seulement une partie de celui-ci. Ceci notamment lorsque le fond du bloc creux ou de l'ébauche de tube comporte un orifice approprié et est en communication avec un réser- voir de gaz inerte. Il est en outre également possible de prévoir un outil ou un tube de remplissage amenant en direction axiale le gaz inerte, et venant en prise sur la face frontale du bloc creux ou bien de l'ébauche de tube. Dans ce cas, le bloc creux ou l'ébauche de tube doit, bien entendu, être ouvert sur la face frontale concernée ou bien tout au moins comporter un orifice de passage. L'invention est représentée, à l'aide de deux exemples de réalisation sur les dessins ci-joints 7.- dans lesquels: - la figure 1 représente une ébauche de tube avec un mandrin placé l'intérieur lors de l'étirage sur une ligne de laminage à cylindres obliques, - la figure 2 montre l'ébauche de tube avec le mandrin selon la figure 1 avant l'étirage, - lesfigures 3 à 5 montrent un bloc creux avec une tige à tampon placée à l'intérieur lors du poin- çonnage dans une ligne de laminage à cylindres obliques dans différentes phases de traitement. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une ébauche de tube dans laquelle est introduit un man- drin 2. Ce mandrin 2 sert d'outil interne pendant le processus d'étirage qui dans cet exemple de réalisation s'effectue sur une ligne de laminage à cylindres obliques. Un seul cylindre oblique 3 de cette ligne de laminage est représenté sur la figure 1. On peut voir également que le mandrin 2 en amont du cylindre oblique 3 selon le sens de laminage X remplit presque complètement la totalité de l'espace interne 5 de l'ébauche de tube 1, ce remplissage étant même complet pour une partie de la zone dans la- quelle le cylindre oblique 3 saisit l'ébauche de tube 1. En conséquence, l'oxygène de l'air est dans une large me- sure tenu à l'écart de la paroi interne 4 de l'ébauche de tube 1 et la formation de calamine est évitée. Ce n'est qu'en aval du cylindre oblique 3 dans le sens de laminage Xe qu'il apparait entre la paroi interne 4 de l'ébauche de tube 1 et le mandrin 2, un espace interne plus important 59 qui serait rempli deair si du gaz inerte ne chassait pas, conformément à l'invention, cet air'et donc également l'oxygène de l'air. Le gaz inerte est insufflé dans l'es- pace interne 5 par des perçages d'évacuation 6 ménagés dans la t3te du mandrin 2. Sur la figure 2 un seul de ces perçages dévacuation 6 est représenté en coupe et on peut voir un 8. - tube d'alimentation 7 grace auquel le gaz inerte est amené à une chambre de répartition 8 à partir de laquelle il peut s'écouler par les perçages d'évacuation 6 dans l'es- pace interne 5 de l'ébauche de tube 1. Le tube d'alimen- tation 7 pour le gaz inerte est entouré par un tube de canalisations d'eau 9, qui délimité deux espaces annulai- res 10 et 11 par l'intermédiaire desquels l'eau de re- froidissement est amenée et évacuée, de sorte qu'un re- froidissement suffisant du mandrin 2 est assuré. Sur la figure 3, sont représentés deux cy- lindres obliques 12 et 13 qui permettent de réaliser un bloc creux 14 à partir d'un bloc 15 introduit c8té entrée. Ces cylindres obliques 12 et 13 laminent alors le bloc creux 14 sur un tampon 16 d'une tige à tampon 17, l'avance étant de façon connue produite par ces cylindres obliques 12 et 13. Un pousseur 18 sert en pratique uniquement au début du processus de laminage pour introduire le bloc 15 entre les cylindres obliques 12 et 13. On a toutefois re- présenté la fin du processus de laminage et le pousseur 18 est à nouveau appliqué contre la face frontale arrière du bloc 15. Il suit le déplacement vers l'avant du bloc 15 ce qui est représenté sur la figure 4. La figure 5 montre comment le pousseur 18 suit le produit laminé à travers l'étroite surface de section transversale entre les cy- lindres 12 et 13, même après que le processus de laminage proprement dit ait pris fin. Les cylindres obliques 12 et 13 ne saisissent plus le bloc creux 14 et la tige à tam- pon 17 avec le tampon 16 est progressivement retirée du bloc creux 14. Par l'intermédiaire d'un perçage interne 19 dans le pousseur 18, le gaz inerte arrive par la face frontale désormais ouverte du bloc creux 14 dans l'espace interne 5 de celui-ci, et chasse les restes d'air ayant éventuellement pénétré dans cet espace et emp9che surtout une aspiration de l'air, et donc une oxydation de la paroi interne 4. Pour empocher déjà pendant le processus de 9.- laminage la pénétration de l'air en arrière du tampon 16 dans l'espace interne du bloc creux 14, il y a également la possibilité d'introduire du gaz inerte dans cette partie de l'espace interne 5 par l'intermédiaire de la tige à tampon 17, et ceci de la façon représentée sur les figu-e res 1 et 2. La tige à tampon 17 comporte alors dans la zone du tampon 16, des perçages d'évacuation 6. - R E V E N D I C AT 1 0 N S 1.- Procédé pour fabriquer des tubes sans soudure, procédé dans lequel des blocs chauds de laminage sont poinçonnés au moyen d'un outil interne par une pres- se ou bien une ligne de laminage à cylindres obliques, pour constituer un bloc creux, qui est ensuite étiré - éventuellement après emboutissage d'une butée de man- drin - par un équipement d'étirage comportant un mandrin, par exemple un banc pousseur ou bien une ligne de lami- nage, pour obtenir une ébauche de tube, et qui est fina- lement terminé par laminage, procédé caractérisé en ce que lors de l'introduction ou de l'extraction de l'outil interne dans le bloc creux ou hors de celui-ci, et /ou du mandrin dans l'ébauche de tube ou hors de celle-ci, un gaz inerte est simultanément introduit dans l'espace interne devenant libre du bloc creux ou bien de l'ébauche de tube. 2.- Procédé selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le gaz inerte est essentiellement as- piré par la succion se produisant dans le bloc creux ou bien dans l'ébauche de tube lors de l'extraction de l'ou- til interne ou du mandrin. 3.- Procédé selon l'une quelconque des re- vendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le bloc creux ou l'ébauche de tube, après l'introduction du gaz inerte, n'est essentiellement transporté que transversalement par rapport à sa direction longitudinale. 4.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, installation comportant pour le poinçonnage, une presse ou bien une ligne de laminage à cylindres obliques équi- pées d'un outil interne, éventuellement un dispositif d'emboutissage, et un équipement d'étirage comportant un mandrin, installation caractérisée en ce que l'outil in- terne (2, 16, 17') pour le poinçonnage, l'emboutissage 11o - ou l'étirage, comporte pour le gaz inerte, un pergage d'alimentation axial (7) ouvert du côté frontal et/ou débouchant dans des perages d'évacuation (6) essentiel- lement radiaux, 5,- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant pour le poinçonnage une tresse ou bien une ligne de laminage à cylindres obliques équipées d'un ou- til interne, éventuellement un dispositif d'emboutissage et un équipement d'étirage comportant un mandrin9 instalr lation caractérisée en ce qu'lul outil (18) ou bien un tube de remplissage amenant en direction axiale le gaz inerte, vient en prise du coté frontal contre le bloc creux (14) ou bien contre l'ébauche de tube (I)o