Brevet FR2586947A1 — publié le 19870313

Procédé et dispositif pour le laminage transversal d'ébauche de tuyau sans soudure. La présente invention concerne un procédé et une installation de laminage transversal d'ébauche et de tuyau sans soudure, se on lesquels on lamine autour d'une broche retenue du côté de l'entrée et qui est située dans le perçage longitudinal de l'ébauche. Dans un procédé connu de ce type (US - A 2 006 336), on introduit le bloc creux dans lequel 3 été placé une broche dans l'orifice de calibrage formé par les cylindres de laminage et on lamine autour de la broche à l'aide de cylindres de laminage inclinés mais fonctionnant de manière essentiellement transversale pour obtenir une ébauche de tuyau. Dans ce cas, la broche de forme essentiellement cylindrique, est retenue par son segment d'extrémité arrière opposé aux cylindres de sorte qu'elle ne puisse passer du côté de sortie de la cage de laminoir avec l'ébauche de tuyau qui se forme en traversant l'orifice de calibrage. On obtient de cette manière, une ébauche de tuyau ayant une épaisseur de paroi sensiblement constante sur sa longueur. On connait en outre un procédé de laminage transversal (DE - OS 33 09 797), dans lequel on modii sur une courte longueur l'épaisseur de paroi par réglage radial des cylindres en augmentant le diamètre estérteuir de l'ébauche. Dans ces deux procédés connus, on forme s des ébauches de tuyau, d'épaisseur de paroi sensiblenent constantes, soit une paroi de plus grande épaisse:urF simplement en augmentant le diamètre extérieur. Cette dernière solution n'est intéressante en pratique que pour l'application envisagée dans le document DE - OS 33 09 797 ; dans tous les autres cas, cette solution est inapplicable. I1 existe également une demande débauches de tuyau de même diamètre extérieur, à savoir d'un côté des tuyaux ayant partout la même épaisseur de paroi dans des tolérances aussi étroites que possible et en second lieu des tuyaux avec des parois renforcées, mais t dont les épaisseurs s'obtiennent par réduction du diamètre intérieur.De telles ébauches de tuyau ne peuvent pas se fabriquer selon les procédés de laminage transversal, connus comte par exemple le procédé Assel ou le procédé Diescher. La raison en est, d'une part, l'impossibilité de compenser les irrégularités d'épaisseur de paroi à l'aide de ce procédé pour respecter les tolérances étroites et, d'autre part, à cause de la broche cylindrique utilisée que l'on déplace à travers l'orifice de calibrage pendant le mainage ou que l'on retient dans une position prédéterminée du côté de l'entrée de la cage du laminoir. Des ébauches de tuyaux respectant des tolérances - de parvi stri-ctes-, facilitent la compensation de l'épaisseur de paroi lors du laminage final et améliorent la qualité des tuyaux ainsi fabriqués. Des tuyaux qui n'ont qu'une paroi plus épaisse aux deux segments d'extrémité mais qui sont extérieurement cylindriques, sont par exemple nécessaires pour pouvoir tailler des filetages. De tels tuyaux se réalisent actuelle ment en procédant a une nouvelle élévation de température et à une compaction. Un autre procédé pour réaliser de tels tuyaux consiste à souder de courtes extrémités de tuyaux pré-usinés de façon particulière sur les tuyaux réalisés de manière habituelle. En outre, dans le cas de tuyaux qui doivent être étirés, il est nécessaire de prévoir des extrémités de tuyaux pour les pinces d'étirage et qui ont une paroi relativement épaisse pour recevoir les forces de traction élevées et pouvoir les transmettre. De tels éléments d'étirage sont réalisés par déformation particulière à froid ou à chaud après le laminage transversal. Aucun de ces procédés n'est satisfaisant, car ils sont compliqués, longs et non économiques. L'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif permettant de réaliser des ébauches de tuyau sans soudure par laminage transversal, ébauches ayant des épaisseurs de paroi constantes suivant des tolérances strictes ou des épaisseurs de paroi différentes pour des diamètres intérieurs différentes et, le cas échéant, des diamètres extérieurs constants. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que pour modifier l'épaisseur de l'ébauche de tuyau à diamètre extérieur différent, on lamine sur une broche coulissante dans la direction axiale pendant le laminage. Ainsi, pendant le laminage, on introduit une broche de diamètre différent dans l'orifice de calibrage. Si cette broche est de plus faible diamètre que précédemment, le plus grand volume intérieur entre la surface extérieure de la broche et les surfaces d'usinage du laminoir forme une paroi de plus grande épaisseur aussi longtemps que le segment de broche et son diamètre extérieur se trouvent dans cet orifice de calibrage. Si la broche est de nouveau déplacée axialement et qu'un autre segment de longueur de la broche de diamètre différent est introduit dans l'orifice de calibrage, l'épaisseur de la paroi de l'ébauche de tube change de nouveau. De cette manière, on arrive à compenser des irrégularités d'épaisseur de paroi jusque dans le domaine des tolérances étroites et des épaisseurs de paroi différentes pour des segments de longueur très différente des ébauches de tuyaux. Dans les deux cas, cela se fait pour un diamètre extérieur constant et un diamètre intérieur variable des ébauches de tuyau. Ainsi, selon l'invention, pour une réalisation et un graissage appropriés de la broche, le frottement sur la surface extérieure de la broche lors du laminage transversal est relativement faible et il est possible de déplacer la broche dans la direction longitudinale au cours du laminage et ainsi de modifier le diamètre extérieur de la broche au niveau de la zone de déformation, ce qui modifie de nouveau le diamètre intérieur de l'ébauche de tuyau et ainsi l'épaisseur de paroi, le diamètre extérieur restant constant. Il est avantageux si, en outre, les ébauches de tuyau semblent laminés de manière connue par le déplacement radial des cylindres. De ce fait, il est possible de modifier non seulement le diamètre intérieur des tuyaux au niveau des différents segments de longueur pendant le laminage, mais également le diamètre extérieur. On arrive ainsi à des ébauches de tuyau ayant des diamètres extérieurs très différents en différents endroits, comme cela apparat intéressant et utile. L'invention concerne également une installation pour le laminage transversal d'ébauche de tuyaux sans soudure avec une broche passant dans l'orifice de calibrage à partir du côté d'entrée et dont le segment d'extrémité arrière oppose à l-'orifice de calibrage est maintenu dans la direction axiale. De tels dispositifs sont par exemple les cages de laminoir de type Assel, Diescherou de laminoirs transversaux. Selon l'invention, de tels dispositifs se caractérisent en ce que la broche est coulissante en continu d'une longueur déterminée dans la direction axiale en cours de laminage et présente un diamètre extérieur variable en différents endroits du segment longitudinal avant. I1 est certes connu de coulisser axialement la broche lors de la mise en place d'un nouveau bloc creux, mais non le déplacement en continu envisagé ici sur une course relativement courte pendant l'opération de laminage proprement dite.Grâce à ce coulissement d'autres diamètres de broche arrivent dans le plan de la section de l'orifice de calibrage, de sorte que le diamètre extérieur de l'outil intérieur agissant dans l'orifice de calibrage peut etre modifié donnant une ébauche de tuyau de diamètre -n-férieur correspondant. Dans ce cas, on ne modifie pas la polsiit des cylindres mais l'épaisseur de parois des ébauches de tuyau change de maniera correspondante.Dans le cas de telles cages de laminoirs transversaux, il est également possible en général de règler radialement les cylindres pour modifier également le diamètre extérieur des tuyaux obtenus, ce qui s'applique de manière correspondante également pour des moyens de guidage ou des disques complémentaires existant éventuellement. Si dans ce cas, on utilise en même temps le déplacement axial de la broche, on peut laminer des sections d'ébauches de tuyaux pratiquement quelconques dans les limites très étendues et la section peut être changée aussi fréquemment que possible sur la longueur d'une ébauche de tuyau. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la broche présente un segment longitudinal conique. Ce segment longitudinal conique permet de modifier le diamètreintérieur efficace de l'orifice de calibrage par un déplacement axial même léger de la broche, en continu et d'arriver ainsi à un diamètre intérieur correspondant pour l'ébauche de tuyau.En particulier, dans le cas d'une broche a' faible conicîté, on peut règler de façon très précise le diamètre intérieur de l'ébauche de tube et, lorsque les cylindres de laminage sont règlés de manière fixe, on peut également règler de façon très précise l'épaisseur de la paroi en déplaçant axialement la broche ; cela permet de compenser des variations d'épaisseur et de respecter des tolérances très étroites pour la paroi Dans certains cas, il est avantageux que le segment de longueur, médian, des cylindres de laminage, segments utilisés pour le lissage et le calibrage, soient d'une conicité correspondant à la conicité du segment longitudinal correspondant de la broche.L'expression "conicité correspondante" signifie que l'inclinaison de la surface extérieure de la broche est égale à celle du segment longitudinal mentionné des cylindres de laminage, de sorte que ces segments sont parallèles lorsqu'ils sont vus en coupe longitudinale. On évite ainsi des traces genantes en forme de spirale à la surface extérieure de ébauche de tuyau. Il est essentiel selon l'invention, de régler ou de respecter de manière précise la position va-ulue de Ia broche dans la direction longitudinale. Cela peut se réaliser selon l'invention par une mesure de longueur faite de préférence au niveau du segment arrière. Grâce aux contraintes mécaniques et thermiques de la broche et du fait de sa longueur relativement importante, on a des variations de longueur de la double broche pendant le laminage ; ainsi, notamment lors du laminage sur le segment longitudinal conique de la broche, on peut avoir des variations de diamètre intérieur de l'ébauche de tuyau, qui ne sont pas accidentelles car le segment lonigitudinal conique se déplace à travers l'orifice de calibrage au cours de ce changement de longueur. Cela aboutirait à un changement de la charge en traction et pression de la broche dans la direction axiale. Il est, de ce fait, souhaitable de maintenir la position de la broche par une mesure de traction et de pression. Cette mesure de traction et de pression est avantageusement exécutée également au niveau de l'extrémité arrière de la broche à l'aide de moyens connus. Si l'on veut maintenir l'épaisseur de paroi de l'ébauche de tuyau dans des tolérances étroites par déplacement axial d'un segment longitudinal de broche conique, il est avantageux de régler la position axiale de la broche en fonction de l'épaisseur de paroi mesurée de l'ébauche de tuyau, laminée. De plus, il est possible de régler la position axiale de la broche en fonction de la pression de laminage, telle que mesurée, agissant radialement sur les cylindres de laminage. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée.à l'aide de plusieurs exemples de réalisation représentés aux dessins, dans lesquels - les figures 1 à 3 montrent la moitié d'un orifice de calibrage en coupe longitudinale pour différentes positions de la broche pendant le laminage - les figures 4 et 5 montrent les moitiés d'un orifice de calibrage en coupe longitudinale lors du laminage dans le cas d'une autre forme de broche - les figures 6 à 14 représentent diffe- rentes ébauches de tuyaux réalisées selon l'invention - la figure 15 est une vue de dessus d'une installation selon l'invention. La figure 1 ne montre que partiellement un cylindre 1 qui fait partie d'une cage de laminoir trans wersal comportant des disques de guidage. Ces disques de guidage et le second cylindre 1, de forme identique, ne sont pas représentés pour simplifier le dessin. Le segment longitudinal médian la de chaque cylindre 1 forme avec les disques de guidage, l'orifice de calibrage proprement dit ayant la section de passage la plus étroite. Une broche 2 pénètre dans cet orifice de calibrage cette broche présente une extrémité avant 3 de forme très conique. La broche 2 est coulissante en continu dans la direction axiale suivant la flèche X pendant l'opération de laminage. On lamine un bloc creux 4 pour le transformer en une ébauche de tuyau 5 en aval de l'orifice de calibrage. Les figures 2 et 3 montrent le même orifice de calibrage que la figure 1, à des instants différents pendant l'opération de laminage. Selon la figure 1, le segment d'extrémité avant de l'ébauche de tuyau 5 se forme avec un diamètre intérieur relativement faible et une paroi relativement épaisse. Immédiatement après le laminage de cette périphérie d'ébauche de tube, on fait avancer la broche 2 dans la direction de laminage portant la référence Y de sorte que le segment longitudinal 2a de la broche 2 se trouve dans la zone de l'orifice de calibrage. L'ébauche de tuyau 5 présente ainsi un diamètre intérieur plus grand pour une épaisseur de paroi plus faible, car on conserve dans cet exemple de réalisation la position des cylindres 1. La figure 3 montre qu'au cours du laminage du segment d'extrémité arrière de l'ébauche de tube 5, la broche est de nouveau tirée en arrière dans la position de la figure 1, de sorte que le segment d'extrémité arrière de l'ébauche de tuyau 5 présente une paroi de plus forte épaisseur et de plus faible diamètre intérieur. On obtient une ébauche de tuyau correspondant à la figure 6. On peut ainsi modifier le diamètre intérieur réduit en déplaçant la broche d'une distance relativement faible dans le sens du laminage ou dans le sens opposé, principalement par rapport à la position représentée aux figures 1 et 3. Lorsqu'on réalise le segment longitudinal 2a de la broche 2 de forme légèrement conique et que l'on a également un segment longitudinal la des cylindres de laminage 1 de forme conique correspondante, les surfaces extérieures, vues en coupe longitudinale selon la figure 2, sont parallèles, et par un coulissement axial approprié de la broche 2, on peut compenser des variations d'épaisseur de paroi du bloc creux 4 ou de l'ébauche de tuyau 5 ainsi formée. Les figures 4 et 5 correspondent pour l'essentiel aux figures 1 à 3 ; toutefois, la broche 2 est réalisée différemment. Elle ne comporte pas un seul segment longitudinal conique, mais deux segments longitudinaux très coniques 3 et 6, ainsi qu'un segment longitudinal cylindrique ou légèrement conique 7, complémentaire, de diamètre extérieur plus faible que la longueur restante 7a de la broche 2. A la figure 4, la broche 2 a été mise dans une position telle que le segment longitudinal 7 de plus petit diamètre se trouve au niveau de l'orifice de calibrage et y joue le rôle d'outil interne, efficace. L'ébauche de tuyau 5 prend un diamètre intérieur cylindrique, qui du fait de l'extension habituelle, est sensiblement plus grand que le diamètre extérieur du segment longitudinal 7 de la broche 2.La figure 5 montre que l'ébauche 5 peut également être laminée au diamètre du segment de longueur 7a le plus grand de la broche 2 en faisant avancer cette broche dans la direction de laminage Y jusqu'à ce que ce segment de la broche 2 se trouve au niveau de l'orifice de calibrage. Cela peut également se faire pendant le laminage, ce qui donne un diamètre intérieur variable en différents segments longitudinaux de l'ébauche de tuyau 5. I1 est également possible, de manière évidente, de déplacer la broche 2 pour que l'un des segments longitudinaux connus 3 ou 6 se trouve au niveau de l'orifice de calibrage, de sorte que la broche 2 représentée aux figures 4 et 5 permet de laminer différents diamètres intérieurs d'ébauches.Si dans ces conditions, on utilise également le réglage radial portant la référence Z des cylindres 1, on peut également modifier le diamètre extérieur de l'ébauche de tuyau 5 et cela peut, le cas échéant, même se faire pendant le laminage. On peut ainsi réaliser différentes ébauches de tuyau 5 qui peuvent avoir des diamètres intérieurs et extérieurs très différents suivant leur longueur. Les figures 6 à 14 montrent quelques-unes des multiples possibilités. On peut avoir de multiples applications qui ne peuvent être énumérées ici. C'est ainsi que les ébauches de tuyau 5 selon les figures 8 et 9 conviennent par exemple pour tailler des filetages intérieurs dans l'un ou dans les deux segments d'extrémités et les ébauches de tuyaux selon la figure 11 peuvent servir à réaliser des tuyaux coniques. La figure 12 montre une ébauche de tuyau qui convient avant tout pour l'étirage, car elle présente un segment d'extrémité solide, de plus petit diamètre, pour être fixée dans la mâchoire d'étirage. Alors que les ébauches de tuyau selon les figures 6 à 11 peuvent être laminées sans réglage radial des cylindres 1, il est nécessaire de régler les cylindres 1 dans la direction radiale pour laminer les ébauches de tuyau 5 selon les figures 12 à 14. La figure 15 montre un four de recuit tournant 10 qui est alimenté par une installation d'alimentation 12 en blocs non représentés, par exemple d'une masse de 500 kg et d'une longueur de l'ordre de 3 mètres. Réchauffés à la température de laminage, les blocs quittent le four 10 par un chemin à rouleau 13 et passent dans une installation de décalaminage 14 ; un convoyeur transversal 15 les fait passer dans une auge d'introduction 16 d'une cage de laminoir à rouleaux inclinés 17 dans laquelle chaque bloc est percé pour former un bloc creux 4 selon le procédé de laminage incliné, connu. Le bloc creux 4 ainsi obtenu arrive sur une table d'introduction 19 après extraction de la broche et passage sur un autre convoyeur transversal 18. Une paire de galets d'entrainement 20, tout d'abord à l'arrêt, est déplacée dans la direction radiale contre le bloc creux 4 et maintient celui-ci solidement pendant qu'une broche 2, ayant éventuellement un moyen de refroidissement interne, est introduite à l'aide d'une seconde paire de galets d'entrainement 21 dans le bloc creux 4. Cette introduction se fait jusqu'à ce que l'extrémité avant de la broche 2 ait pénétré dans le calibre d'une seconde cage de laminoir à rouleaux inclinés 22. I1 peut s'agir d'une cage de laminoir à rouleaux inclinés, classique, comme par exemple une cage à rouleaux inclinés de type ASSEL ou DIESCHER. A l'aide de la paire de galets 20, mentionnée en premier lieu et qui tourne maintenant, on pousse le bloc creux 4 dans la cage de laminoir à rouleaux inclinés 22 en retenant la broche 2 du côté de l'entrée. A cet endroit, le bloc creux 4 qui a, par exemple, une longueur de 8 mètres, est laminé pour former une ébauche de tuyaux 5 d'une longueur de l'ordre de 20 mètres, l'ébauche de tuyau 5 étant enlevée par laminage de la broche 2 toujours retenue du côté de l'entrée. Après le laminage dans la cage de laminoir à rouleaux inclinés 22, l'ébauche de tuyau 5 ainsi formée pénètre, par son extrémité avant, dans le chemin de laminage de finition 23 en aval, se trouvant à une distance suffisante ; ce chemin de laminage est, par exemple, un chemin de laminage par allongement et réduction. A l'aide d'un dispositif de découpage 24, on peut découper à la longueur voulue le tuyau terminé, au diamètre définitif, et d'une longueur dépassant 100 mètres. En aval de la cage de laminoir à rouleaux inclinés 22, il y a un dispositif de mesure d'épaisseur de paroi 27 qui commande l'entrainement de la seconde paire de galets d'entrainement 21 par l'intermédiaire d'un calculateur 28. La broche 2 est déplacée ou bloquée dans la direction axiale par ces galets d'entrainement 21. REVENDICATIONS 10) Procédé pour le laminage transversal d'ébauche de tuyau sans soudure selon lequel on lamine l'ébauche de tuyau autour d'une broche retenue à l'entrée, et qui est logé dans son perçage longitudinal, procédé caractérisé en ce que pour modifier l'épaisseur de l'ébauche de tuyau (5) à diamètre extérieur différent, on lamine sur une broche coulissante (2) dans la direction axiale pendant le laminage. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on lamine les ébauches de tuyau de manière connue en soi par des cylindres réglables radialement. 30) Dispositif pour le laminage transversal d'ébauche de tuyau sans soudure, à l'aide d'une broche pénétrant du côté de l'entrée, à travers l'orifice de calibrage et dont le segment d'extrémité opposé à l'orifice de calibrage est maintenu dans la direction axiale, dispositif caractérisé en ce que pendant le laminage on fait déplacer en continu et d'une longueur déterminée la broche (2) dans la direction axiale (X) et en différents endroits (3, 6, 7) du segment longitudinal avant (3) on obtient des diamètres extérieurs différents. 40) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la broche (2) présente au moins un segment longitudinal conique (3, 6). 50) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le segment longitudinal médian (la) des cylindres (1) utilisé pour le lissage et le calibrage, a une conicité correspondant à la conicité du segment longitudinal de broche (3, 6),correspondant. 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la position axiale de la broche se règle par mesure longitudinale. 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la position axiale de la broche se règle par mesure de traction/pression. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on règle la position axiale de la broche en fonction de l'épaisseur de paroi mesurée de l'ébauche de tuyau. 90) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'on règle la position axiale de la broche en fonction de la pression de laminage, mesurée, agissant radialement sur les cylindres.