Brevet FR2605645A1 — publié le 19880429

- 1- 2605645 Cette invention concerne un dispositif destiné à assurer la trempe intérieure et extérieure des pièces métalliques tubulaires et plus particulière- ment des tubes en acier, On sait que dans la production des tubes en acier, la trempe constitue un élément qualitatif particulièrement important et qu'elle pose un certain nombre de problèmes techniques difficiles à résoudre. Parmi ces pro- blèmes, on peut citer notamment: a) l'obtention d'une bonne homogénéité entre la trempe intérieure et la trempe extérieure; b) l'obtention d'une déformation minimale pendant la trempe; c) la réalisation d'un excellent état de surface. D'une façon générale, les installations de trempe de produits tubulaires métalliques actuellement réalisées ne permettent pas de résoudre de façon satis- faisante l'ensemble de ces problèmes techniques. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de trempe apportant une qualité de trempe supérieure à celle obtenue avec les différents systèmes existants. En conséquence, cette invention concerne un dispositif de trempe intérieure et extérieure de pièces tubulaires, notamment de tubes en acier carac- térisé en ce qu'il comprend successivement dans le sens de l'avancement des tu- bes: - une série d'anneaux de trempe primaire au travers desquels passe le tube à tremper, - un bac déversoir rempli du liquide de trempe et comportant un orifice pour le tube, cet orifice étant muni d'un clapet d'obturation et d'au moins un anneau de trempe à haute pression, - une pluralité de rouleaux ou de galets de guidage déposés dans le bac déversoir pour le cheminement en tournant du tube traversant le bac, - des moyens assurant la trempe interne sous pression du tube traversant le bac, et, - des moyens assurant la récupération du liquide de trempe évacué du bac déversoir, sa filtration et sa reprise et remontée en pression pour, d'une part, l'alimentation du bac et d'autre part, l'alimentation sous haute pression des anneaux de trempe et des moyens de trempe interne sous pression. Selon une caractéristique de cette invention, les moyens qui assurent la trempe interne sous pression du tube traversant le bac déversoir sont réalisés Z605645 sous la forme d'une lance rétractable introduite dans l'alesage du tube et alimentée en liquide de trempe sous pression, ce liquide de trempe étant injecte dans le tube de préférence dans la direction du déplacement de ce dernier dans le bac déversoir. Selon une autre caractéristique de cette invention, on prévoit éventuellement dans le bac déversoir une série d'anneaux de trempe secondaire alimentés en liquide de trempe sous haute pression, les anneaux étant utilisés pour renforcer l'effet de trempe extérieure en fonction, notamment, de la nuance, du diamètre et de l'épaisseur des tubes à tremper. Selon une autre caractéristique de cette invention, pour éviter tout risque de trempe intérieure plus rapide que la trempe extérieure, on met en service de façon cadencée les anneaux de trempe primaire, de l'aval vers l'amont en considérant le sens du déplacement du tube dans le dispositif, au fur et à mesure de la pénétration de ce dernier dans le bac déversoir. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins: La figure 1 est une vue schématique en élévation latérale et en coupe longitudinale d'un dispositif de trempe selon cette invention; La figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie, montrant l'orifice d'entrée du bac déversoir, et; La figure 3 illustre un exemple d'utilisation de la lance assurant la trempe intérieure sous pression. En se référant aux dessins, on voit que le dispositif de trempe objet de cette invention comprend une série d'anneaux de trempe primaire 12a, 12b, 12c, 12d au travers desquels passe le tube T à tremper, se déplaçant sur des rouleaux de guidage 10, de manière connue. Ces anneaux de trempe primaire extérieure peuvent être de tout type comme par exemple tangentiel ou à lèvre. A la suite de cette série d'anneaux de trempe primaire, dans le sens de l'avancement des tubes T, le dispositif comporte un bac déversoir 14 contenant le liquide de trempe, au travers duquel ces tubes T sont déplacés, la longueur du bac 14 étant étant supérieure à celle d'un tube T à tremper. Le niveau du liquide de trempe (par exemple de l'eau) est maintenu constant à l'aide d'un système de régulation de type classique actionné par les flotteurs haut 50' et bas 50. A l'entrée du bac déversoir 14, on prévoit au moins un anneau de trempe haute preseion et grand débit 16 et un clapet 36 assurant l'obturation étanche de _ 3 _2605645 l'orifice d'entrée du tube T dans le bac. On prévoit un système de commande, par exemple par cellule photoélectrique, de l'ouverture du clapet 36 et de la mise en service de l'anneau d'entrée 16. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, l'orifice du bac déversoir 14 comporte deux anneaux d'entrée 38 et 40. L'anneau 38 est un anneau haute pression fixe et l'anneau 40 est du type haute pression dont le diamètre est réglable en fonction de celui des tubes & tremper. Les anneaux 38 et 40 sont alimentés sous haute pression par une conduite 42. Sur cette figure 2, on a représenté un exemple de réalisation non limitatif du système assurant l'ouvertu- re et la fermeture du clapet 36 assurant l'obturation de l'orifice d'entrée 52 du bac 14. Le système comprend essentiellement un vérin 46 actionnant un ensemble de bielles articulées 48 & l'extrémité duquel pivote le clapet 36. Un système de Joint tel que 44 assure l'étanchéité. Dans le bac déversoir 14, on prévoit en outre: des moyens pour réaliser la trempe interne sous pression du tube T traversant le bac, sur le dessin ces moyens sont constitués par une lance rétractable 22 intro- duite en travers du tube T pour y inJecter le liquide de trempe sous haute pression et, éventuellement, une pluralité d'anneaux de trempe secondaire sous haute pression 18 et des pales de brassage telles que 28. Sur la figure 1, on a schématisé en 24 le système prévu par l'invention pour assurer le retrait et le ripage de la lance lors de la sortie du tube T ayant subi la trempe interne et le trempe externe. De préférence (figure 3) la lance 22 est disposée de manière que le liquide de trempe soit injecté dans l'alesage du tube T' dans la direction de l'avancement de ce dernier au travers du bac déversoir 14. Pour obtenir un cheminement en tournant du tube T' au travers du bac déversoir 14, on dispose dans ce dernier une série de rouleaux inclinés 10', similaires aux rouleaux extérieurs 10, et éventuellement des galets de guidage supérieurs 20, pour limiter le risque de cintrage du tube. De préférence, les rouleaux inférieurs 10, 10' et les galets de guidage supérieurs 20 sont recou- verts d'un revêtement approprié permettant d'éviter le marquage des tubes. Le dispositif comporte en outre un caniveau de récupération 26 avec bacs de décantation et système de filtration 30 et d'épuration 32. Le liquide de trempe à recycler est stocké dans un bac 34 à partir duquel un circuit de reprise et de remontée en pression 58 assure d'une part l'alimentation basse pression du b4 dvareo1r 14 et, d'autre part, l'alimentation haute pression des anneaux de - 4 2605645 trempe primaire 12a, 12b, 12c et 12d, du ou des anneaux d'entrée 16, 38, 40 des éventuels anneaux secondaires 18 et de la lance 22. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Un tube T supporté par les rouleaux de guidage 10 se présente à l'entrée des anneaux de trempe primaire 12a, 12b, 12c, 12d, il traverse ces anneaux et il occulte la cellule du système de commande prévu à l'entrée 52 du bac déversoir 14 qui déclenche l'ouverture du clapet 36 et la mise en service de l'anneau d'entrée haute pression grand débit 16 (ou des anneaux similaires 38, 40 figure 2). De préférence, le tube pénètre dans le bac 14 & une vitesse comprise entre 1 et 3 m/sec. Le liquide de trempe, par exemple de l'eau, pénètre dans le tube T' sous l'effet de la pression due à la hauteur du liquide (réglable) dans le bac déver- soir et, selon la nuance, le diamètre et l'épaisseur du tube à tremper, on utilise éventuellement les anneaux de trempe secondaire 18 (pour renforcer l'ef- ficacité de la trempe extérieure) et la lance 22 (pour renforcer l'efficacité de la trempe intérieure). Etant donné que la vitesse de pénétration de l'eau à l'intérieur du tube T' est supérieure à la vitesse de pénétration du tube dans le bac déversoir 14, la trempe intérieure risque d'être plus rapide que la trempe extérieure. Pour éviter cet inconvénient, l'invention prévoit un fonctionnement cadencé des anneaux primaires de l'aval vers l'amont (de 12a vers 12b, 12c et 12d) au fur et à mesure de la pénétration du tube dans le bac 14. Selon l'invention, le nombre d'anneaux primaires 12a, 12b, 12c et 12d est déterminé suivant le cas le plus défavorable de vitesse de trempe intérieure par rapport à la trempe extérieure dans le bac déversoir 14. Les pales de brassage, ou similaires, 28, prévues dans le bac déversoir 14 améliorent l'échange thermique et la qualité de la trempe. Par ailleurs, la longueur du bac 14 permet de réaliser un certain va et vient en tournant du tube T' dans le bac, ce qui favorise l'homogénéité de la trempe pendant la phase finale de celle-ci, une fois le tube entré complètement dans le bac déversoir. Après trempe interne et externe, la sortie du tube peut s'effectuer: soit par l'orifice d'entrée 52 du bac en ramenant le tube T' en arrière sur le train de rouleaux 10', - soit par le dessus du bac 14, à l'aide de bras de manutention ou équi- valent, - soit par un orifice de sortie 54 prévu en regard de l'orifice d'entrée 52, après retrait de la lance 22 cet orifice de sortie 54 étant muni d'un clapet d'obturation 56 similaire du clapet 36. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et/ou représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. -6- Revendications 1- Dispositif destiné & assurer la trempe intérieure et extérieure de pièces métalliques tubulaires et plus particulièrement de tubes en acier caractérisé en ce qu'il comprend sucessivement dans le sens de l'avancement: - une série d'anneaux de trempe primaire (12a, 12b, 12c, 12d) au travers desquels passe le tube (T) à tremper; - un bac déversoir (14) rempli du liquide de trempe et comportant un orifice d'entrée (52) pour le tube à tremper, cet orifice étant pourvu d'un clapet d'obsturation étanche (36) et d'au moins un anneau de trempe à haute pression (16); une pluralité de rouleaux (10') et de galets de guidage (20) disposés dans le bac déversoir pour le cheminement en tournant du tube (T') traversant ledit bac; - des moyens (22) assurant la trempe interne sous pression du tube traversant le bac et; - des moyens (26, 30, 32, 34, 58) assurant la récupération du liquide évacué du bac déversoir, sa filtration, sa reprise et sa remontée en pression pour, d'une part l'alimentation du bac et pour, d'autre part, l'alimentation sous haute pression des anneaux de trempe et des moyens de trempe interne sous pression. 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens qui assurent la trempe interne par pression du tube (T') traversant le bac déversoir (14) sont constitués par une lance rétractable (22), introduite dans l'alesage dudit tube et alimentée en liquide de trempe sous pression, l'inJec- tion de ce liquide dans le tube étant effectuée de préférence dans la direction du déplacement du tube au travers du bac (14). 3- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on prévoit dans le bac déversoir (14) une série d'anneaux de trempe secon- daire (18) alimentés en liquide de trempe sous haute pression, afin de renforcer l'efficacité de la trempe extérieure en fonction, notamment, de la nuance, du diamètre et de l'épaisseur des tubes à tremper. 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca- - 7 _ 2605645 ractérisé en ce que, pour éviter tout risque de trempe intérieure plus rapide que la trempe extérieure, on met en service de façon cadencée les anneaux de trempe primaire (12a, 12b, 12c, 12d) de l'aval vers l'amont, en considérant le sens du déplacement du tube dans le dispositif, au fur et à mesure de la pénétration de ce dernier dans le bac déversoir (14). - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, à l'entrée (52) du bac déversoir (14) on prévoit deux anneaux d'entrée: un anneau haute pression (38) fixe et un anneau haute pression (40) dont le diamètre est réglable en fonction de celui des tubes à tremper. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca- ractérisé en ce que les rouleaux (10, 10') et les galets (20) entre lesquels se déplacent les tubes sont recouverts d'un revêtement permettant d'éviter tout mar- quage des tubes. 7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes ca- ractérisé en ce que la sortie du tube après la trempe s'effectue par l'orifice d'entrée (52), en ramenant le tube en arrière au travers du bac déversoir. 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la sortie du tube après la trempe s'effectue par le dessus du bac déversoir (14) à l'aide d'un système de manutention. 9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la sortie du tube après la trempe s'effectue au travers d'un orifice de sortie (54) prévu dans la paroi du bac (14) opposée, et en regard de celle munie de l'orifice d'entrée (52), après retrait de la lance (22), cet orifice de sortie (54) étant muni d'un clapet d'obturation (56).