Brevet FR2612814A1 — publié le 19880930

-[ - PROCEDE DE FABRICATION DE TUBES SANS SOUDURE DE PLUS DE 200 MM DE DIAMETRE ET MACHINE POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE. L'invention concerne un procédé de fabrication de tubes sans soudure de plus de 200 mm de diamètre, selon le préambule de la revendication 1, ainsi qu'une machine pour la mise en oeuvre du procédé, selon le préambule de la revendication 2. Depuis l'invention du laminage à cylindres obliques appliqué pour la formation du trou dans des lingots ronds massifs, on a cherché à produire sur le laminoir à cylin- dres des tubes finis lisses et à paroi suffisamment mince. Jusqu'à présent, la pratique n'a pas confirmé la valeur de ces propositions. Au contraire, au cours des cent années du développement de la production de tubes sans soudure, il a été proposé différents procédés permettant d'étirer l'épaisseur de paroi ou d'élargir le diamètre du tube sur des dispositifs spéciaux et ces procédés ont été mis en oeuvre en pratique. Parmi ces procédés, on peut citer le laminage au laminoir à pas de pèlerin, le laminage sur mandrin, le laminage longitudinal continu, ainsi que d'au- tres. Il existe en outre des propositions visant à amélio- rer la qualité du tube fini de la façon désirée en combi- naison avec le laminage oblique. C'est ainsi qu'il est connu, selon le DEA-886 437, de prévoir ce qu'on appelle une partie de laminoir réducteur entre la partie de perca- ge et la partie de laminage transversal du laminoir oblique, d'une part, et la partie de laminage de lissage d'autre part. Sous l'aspect de la technique de la déformation des métaux on considère comme désavantageux de réduire l'épaisseur de paroi à diamètre constant dans la partie laminoir réducteur et de comprimer la paroi sur une partie cylindrique du mandrin au moyen de la partie de lissage qui y fait suite ce qui va, à l'encontre des conditions cinématiques qui règnent dans cette région des cylindres. -2- Par ailleurs, on est d'avis que la fabrication de tubes sans soudure finis ne peut pas être exécutée sur n'importe quel laminoir à cylindres obliques ni sur ceux qui possèdent plus de deux cylindres, ce qui n'a pas été pris en considération dans la publication antérieure, de sorte qu'il est nécessaire de procéder à une autre phase de laminoir consécutive. L'invention se donne pour but d'éviter les inconvé- nients précités et de choisir et de perfectionner un pro- cédé de laminage à cylindres obliques pour la fabrication de tubes sans soudure, dans lequel on puisse se dispenser d'effectuer un étirage et/ou un élargissement du corps creux sur un autre dispositif. La proposition selon la partie caractérisante des revendications principales résout ce problème conformément à l'invention. Des caractéristiques avantageuses de l'invention sont décrites dans les revendications secondaires. L'invention ne prétend pas constituer une solution pour toute la gamme des dimensions dans laquelle on a fa- briqué des tubes sans soudure jusqu'à présent. Toutefois, elle représente une solution pouvant être maîtrisée techniquement pour la gamme de dimensions de plus de 200 mm de diamètre, éventuellement jusqu'à plus d'environ 600 mm de diamètre. Ce choix des gammes qui sont couvertes par l'invention représente un pas de résolution décisif parce que les propositions antérieures visaient principalement à produire des tubes de plus petit diamètre ou de n'importe quel diamètre. En se limitant à de grands diamètres, on peut obtenir un passage avantageux de la matière, qui est essentielle- ment fondé sur le fait que la composante centrale axiale de la vitesse est au moins aussi grande sur les cylindres de la partie de laminage transversal que sur ceux de la partie de lissage. -3- Ceci est obtenu par le fait qu'on élargit le tube sur le segment à angle relativement obtus du mandrin (à grand angle de cône) contenu dans la partie de laminage trans- versal. L'angle de cône se rapporte dans ce cas à celui de la partie de perçage et de la partie de lissage. La forme pratique du mandrin peut être arrondie à partir de la partie de laminage transversal, et jusqu'à la partie de lissage. Ceci doit être considéré comme un important avan- tage, comparativement au calibrage à épaulement avec cir- conférence constante du tube depuis la partie de perçage jusqu'à la partie de calibrage à épaulement et la partie de lissage qu'on observe sur la figure 63 de la publica- tion antérieure. Dans le segment compris entre la partie perceuse et la partie lisseuse, les guides fixes ont une ouverture su- périeure à celle des cylindres et qui s'agrandit dans le sens du laminage. L'angle de sortie du laminage, qui est formé entre l'axe du laminage luimême et le profil des cylindres, considéré dans le plan de l'axe de laminage et de l'axe des cylindres au niveau du point le plus élevé, doit être à peu près égal à la moitié de l'angle de sortie des guides qui est compris entre l'axe de laminage lui-même et le profil des guides, dans le plan perpendiculaire au premier plan. Grâce à cette caractéristique, le tube peut présenter une grande ovalisation et, par conséquent, une épaisseur de paroi relativement mince et uniforme lors de l'élargissement. Pendant le laminage de lissage, la dimi- nution d'épaisseur de paroi est plus faible et le tube prend une forme de section plus circulaire, en raison du diamètre du mandrin qui est encore croissant. Pour le la- minage de lissage, on doit respecter les conditions habi- tuelles, et on obtient une conicité de mandrin qui est telle que la section du tube se décolle des guides fixes à peu près après un demi-tour. Le tube fabriqué sur le laminoir à cylindres obli- ques est fini et il est d'une qualité suffisante pour être -4- -ndu tel quel. Pour obtenir des surfaces particulièrement bonnes et des tolérances particulièrement étroites sur le diamètre, on peut placer en aval du laminoir à cylindres obliques un laminoir calibreur ou un laminoir lisseur possédant un mandrin intérieur qui comporte un élargis- sement compris entre 2 et 4%. Le procédé est expliqué à propos d'un exemple repré- senté schématiquement. Les figures 1 et 2 montrent des formes et disposi- tions de cylindres du laminoir à cylindres obliques choi- si et qui est seul en question; la figure 3 représente deux demi-coupes, en haut une demi-coupe selon le plan des cylindres et, en bas, une demi-coupe selon le plan des guides. La figure 1 représente un laminoir à cylindres du type tonneau, dans lequel un lingot plein pénètre dans le sens de la fléche 3. Ce laminoir est composé de deux cylindres biconiques 1, 2 qui tournent dans le même sens, autour d'axes 4, 5 qui, en projection sur le plan du des- sin, sont parallèles ou convergent légèrement vers le côté d'entrée ou vers le côté de sortie et qui sont entraînés. Toutefois, les axes des cylindres ne sont pas contenus dans le plan du dessin, mais au contraire, ils se croisent en se dirigeant vers ce plan, de sorte qu'il se produit un entraînement du produit laminé vers l'avant dans le sens de la flèche 3. Un guide qui n'est pas représenté ici est disposé entre les cylindres, en dehors de l'axe de lamina- ge. La figure 2 montre un laminoir à cylindres coniques dans lequel un bloc plein pénètre dans la direction de la flèche 6. Ce laminoir comprend deux cylindres biconiques 7,8. De même que sur la figure 1, les axes 9,10 des cylin- dres croisent le plan du dessin, de sorte qu'il se produit une avance dans le sens de la flèche 6. Toutefois, dans ce cas, les projections des axes des cylindres forment un an- gle d'écartement Delta et les deux cônes 7, 11 des cylin- dres se rétrécissent dans le même sens, c'est-à-dire que 2 6128 14 -5- :s deux pointes des troncs de cônes se trouvent sur le même côté des troncs de cônes représentés. La figure 3 représente l'opération qui se produit entre les cylindres. Dans la moitié supérieure de la figure, la coupe passe par les cylindres 7, 11. Il s'agit d'un cylindre selon la figure 2, c'est-à-dire d'un laminoir à cylindres coniques dans lequel les axes des cylindres sont écartés. Le bloc entrant est désigné par 14 et le tube fini et lissé sortant est désigné par 19. La moitié inférieure de la coupe est rabattue de 90 par rapport à la moitié supérieure. La règle guide 12 représentée doit donc être considérée comme placée entre les cylindres 7, 8 sur la figure 2. L'axe de laminage 20 tracé sur le dessin correspond aux flèches 3 et 6 des figures 1 et 2. Un mandrin disposé entre les cylindres est monté sur la barre porte-mandrin 13, et situé sur l'axe de laminage. Le mandrin est composé du cône de perçage 16, du cône d'élargissement 17 et du cône de lissage 18. Le man- drin est arrondi en 15 sur le côté dirigé vers la barre porte-mandrin. Le mandrin est tenu par une butée, par l'intermédiaire de la barre porte-mandrin et il est mon- té réglable dans la direction axiale. Pendant le laminage, ce mandrin est utilisé pour maintenir constante l'épais- seur de paroi et il peut être reculé pour dégager l'extré- mité du produit laminé. Sur la figure 3, l'angle de sortie Alpha est indiqué sur le cylindre et l'angle de sortie Bêta est indiqué sur le guide. Ces angles sont contenus dans le plan du dessin. Le bloc plein est comprimé radialement par le cône avant 11 des cylindres, jusqu'à ce qu'il ait atteint le plan de la section 21 la plus étroite et il est percé par la pointe 16 du mandrin. Dans cette action, il se produit un début d'ovalisation du corps creux, et cette ovalisa- tion s'accentue dans la partie à action de laminage trans- versal 17 qui a un effet d'élargissement. On tient compte de l'ovalisation en utilisant un angle de sortie diffé- -6- :ent. En même temps, la composante d'avance qui est exer- cée sur le corps creux croît avec l'accroissement du dia- mètre du cylindre, en 7. Dès que la pression radiale exer- cée sur la paroi du tube décroît, il se produit une mise au rond et un lissage du tube, l'épaisseur de paroi res- tant alors constante. -7- REVENDICATIONS 1- Procédé de fabrication de tubes sans soudure de plus de 200 mm de diamètre opérant par perçage d'un lin- got rond massif dont le diamètre est au maximum de 0,8 fois le diamètre du tube fini, et par laminage de lissa- ge du bloc percé, caractérisé en ce que, entre le perçage et le laminage de lissage, l'épaisseur de paroi du bloc percé est réduite par élargissement selon un angle de cône qui est plus grand que celui avec lequel le perçage est terminé et plus grand que celui avec lequel le lissage se produit. 2- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dans un laminoir à cylindres obliques à deux cylindres, comportant des guides fixes entre des cylindres biconiques qui coopèrent avec un mandrin conique mobile dans la direction axiale, mandrin présentant plu- sieurs segments de diamètre et de conicité différents, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre la partie de per- çage (16) et une partie de lissage tronconique (18) du mandrin, un cône élargisseur (17) dont l'angle de cône est supérieur à celui de la région terminale de la partie de perçage (16) et à celui de la partie de lissage (18). 3- Dispositif selon Il revendication 2, caractérisé en ce que, dans la région comprise entre le perçage et le laminage de lissage, les guides fixes (12) présentent une ouverture supérieure à celle des cylindres et qui s'agran- dit dans le sens du laminage. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que dans la région comprise entre le perçage (16) et le laminage de lissage (18), l'angle de sortie (Béta) mesuré sur les guides fixes (12) est à peu près deux fois plus grand que l'angle de sortie (Alpha) mesuré au droit des cylindres (7).