BE1001676A5

BE1001676A5 - Procede de fabrication de tubes, barres et bandes.

Info

Publication number: BE1001676A5
Application number: BE8800341A
Authority: BE
Inventors: Mauri Vihtori Rantanen
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1990-02-06
Also published as: DD280978A5; FR2612818B1; IN166784B; KR880011350A; JP2540183B2; PL156320B1; YU46255B; IT8819802A0; RU2025155C1; BR8801480A; MY102742A; CH673844A5; DE3810261A1; AU600801B2; IT1233875B; BG60198B2; GB2202780B; CN1019750B; US4876870A; GB2202780A

Abstract

Procédé de fabrication de tubes, de barres et de bandes, d'une billette coulée en continu ou d'une matière analogue au moyen d'un travail à froid, la température de la matière s'élevant jusqu'à la gamme de recristallisation du fait de l'influence de la résistance à la déformation, ce procédé s'avérant particulièrement intéressant pour le travail ultérieur de billettes en métaux non ferreux, tels que le cuivre, l'aluminium, le nickel, le zirconium et le titane que leurs alliages.

Description

"Procédé de fabrication de tubes, barres et bandes".

La présente invention est relative à la fabrication de tubes, de barres et de bandes à partir de billettes coulées en continu ou de matières analogues au moyen d'un travail à froid, de telle sorte
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que la temperature de la matière s'eleve, due à la l'influence de la résistance à la déformation, dans la gamme de recristallisation. Le procédé est lié particulièrement au traitement ultérieur des billettes faites de métaux non ferreux, tels que le cruivre, l'aluminium, le nickel, le zirconium et le titane, ainsi que d'alliages de chacun de ceux-ci.

Dans la fabrication de produits semi-finis de cuivre et d'alliages en cuivre, le procédé de la technique antérieure appliqué généralement pour le traitement ultérieur de lingots provenant de la coulée de lingots, tels que des brames et des billettes rondes, a tout d'abord été un travail à chaud et ensuite un travail à froid. Le stade de travail à chaud était constitué, par exemple, par un laminage, une extrusion, un poinçonnage, et le stade de travail à froid était constitué, par exemple, par un laminage, un étirage ou un laminage dans un laminoir Pilger. Ensuite, chaque produit est soumis au traitement ultérieur spécial du type de produit en question.

Afin de réduire les stades de travail dans le procédé de fabrication, I'industrie moderne est de plus en plus préoccupée par la cou1ée continue, où le but est d'obtenir un lingot avec des dimensions aussi proches que possibles de celles du produit final.

A cet égard, le procédé de coulée est également appelé coulée continue à matrice immergée. La structure cristalline du produit obtenu dans la coulée continue, telle que celui d'une enveloppe tubulaire, est par nature à gros grains et non homogène. Ceci entraîne des problèmes spécifiques lors du traitement ultérieur de la matière. Le traitement
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ultérieur d'une billette coulée en continu avec une petite aire transi

versale, telle qu'une bande ou un feuillard, a souvent consisté en un travail à froid.

Toutefois, la structure grossière et non homogène créée dans la pièce coulée peut, en particulier lors du travail à froid d'un tube ou d'une barre, conduire à ce que l'on appelle une surface d'écaillage orange sur la matière, ce défaut étant encore visible dans le produit final et empêchant son acceptabilité lors de l'examen final.

Un autre inconvénient de cette structure est que lorsque l'on poursuit le processus de travail a froid sans recuit intermédiaire, tel qu'on en a l'habitude dans l'industrie, la matière est déjà l'objet à un stade précoce de fissures, qui conduisent a sa rupture. Ceci est particulièrement commun dans les procédés de travail de ce type dans lesquels la matière doit etre fléchie sous tension, par exemple si Ion applique un étirage du type à bloc perforé pour tubes.

Suivant un procédé de fabrication usuel de tubes, l'enveloppe tubulaire extrudée est d'abord laminée à froid dans un
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laminoir Pilger, après quoi l'on réalise un étirage du type à bloc perforé. Toutefois, les coûts du laminage Pilger sont élevés, un autre inconvé- nient étant le fait que l'excentricité éventuelle de l'enveloppe ne peut pas etre corrigée au moyen d'un laminoir Pilger.

Ainsi qu'on l'a déjà fait remarqué. le laminage à chaud est la solution traditionnelle pour la coulée de lingots et en partie également pour la coulée continue. En utilisant cette méthode, les problèmes soulevés par la structure cristalline non homogène après la coulée peuvent également être résolus, parce que les métaux et les alliages sont connus comme pouvant se recristalliser et, par conséquent, s'homogénéiser dans le procédé de travail à chaud. Mais l'application d'une technique de travail à chaud, en particulier pour les billettes de cuivre, d'aluminium et de leurs alliages, coulées en continu, qui comportent de petites aires transversales, est loin d'être economique.

SMS Schloemann-Siemag AG a développé une technique de laminage planétaire où trois cylindres coniques sont agencés mutuellement suivant un angle de 1200. Les cylindres tournent autour de leur axe propre et également autour de l'axe central du système planétaire total. La réduction d'aire conférée en une seule passe

est élevée, généralement au-dessus de 90 %. Le laminage planétaire est souvent appelle en utilisant l'abréviation PSW (Planetenschrägwalzwerk), et l'appareil utilisé à cet égard est protégé par un grand nombre de brevets.
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Jusqu'à présent, le laminage planétaire a été appliqué au laminage d'acier. Dans le cas de tubes, les billettes préchauffées entrent d'abord, par exemple, dans le laminoir de poinçonnage et ensuite dans le laminoir PSW. Pendant le laminage des barres, les billettes sont d'abord préchauffées séparément; c'est ainsi qu'en ce qui concerne le laminage d'acier dans les laminoirs planétaires, la méthode de travail à chaud usuelle est toujours appliquée.

Une constatation surprenante a révélé récemment que dans le travail de métaux non ferreux, en particulier le cuivre, l'aluminium, le nickel, Je zirconium et le titane, ainsi que les alliages de chacun de ceux-ci, on obtient un bon résultat final en ce qui concerne la microstructure de la matière sans préchauffage séparé ou sans recuit intermédiaire séparé, si lors du travail à froid la température de la matière s'élève, du fait d'une réduction d'aire et d'une friction intérieure importantes de la matière en question, dans la gamme de recristallisation. Les caractéristiques nouvelles essentielles de l'invention ressortent de la revendication 1 ei-après.

Le travail à froid signifie d'une manière générale un procédé suivant lequel la matière en cours de traitement est amenée sans aucun préchauffage et où la temperature de cette matière, au cours du stade de travail, reste en dessous de la température de recris- tallisation. Lorsqu'on parle de travail à froid dans le cadre de la présente invention, cela signifie un travail de ce type où la tempé- rature au commencement du processus de travail est la température ambiante mais où, au cours du processus de travail, la température. s'élève sensiblement au-dessus de la température de travail à froid normale, c'est-à-dire'jusqu'à la gamme de recristallisation de la matière.

Dans les expériences réalisées, on a constaté qu'au cours du travail, du fait de la résistance à la déformation créée dans la matière par une réduction d'aire et une friction intérieure importantes, la température de la matière s'élevait dans la gamme de

250 à 750oC. L'expérience a montre qu'une température de recristallisation approprié pour le cuivre et les alliages de ' cuivre était de l'ordre de 250-700 C, pour l'aluminium et les alliages d'aluminium de 250 - 450oC, pour le nickel et les alliages de nickel.

de 650 - 760oC, pour le zirconium et les alliages de zirconium de 700 - 7850C et pour le titane et les alliages de titane de 700 - 750oC. La température de travail peut être réglée de manière à convenir à chaque matière en question en ajustant le refroidissement. La structure au moins partiellement recristallisée permet un traitement ultérieur par un
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travail à froid, par exemple un étirage du type à bloc perforé d'un tube, sans risquer de fissurer la matière.

De plus, il s'avère avantageux pour le procédé que I'élévation de température conjointement au travail soit de courte durée, de telle sorte que le danger d'une croissance granuleuse excessive et d'une oxydation excessive des surfaces soit évitée. La dimension des grains de Ja matière sortant du stade de travail est petite, d'environ 0, 005-0, 050 mrn.

Dans le travail à froid d'une enveloppe tubulaire, on a constaté que le laminage planétaire était une méthode appropriée pour élever la température jusqu'à la gamme de recristallisation.

A 1'intérieur de l'enveloppe tubulaire, qui a avantageusement un diamètre de par exemple 80/40 mm, on place un mandrin au moyen d'un support de mandrin, et on lamine l'enveloppe tubulaire aux dimensions d'au moins 55/40 mm et le plus avantageusement aux dimensions
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de 45/40 mm, après quoi l'on réalise d'autres étirages. Le laminage de barres se fait de la même façon que celui des tubes, mais naturellement sans le mandrin. En ce qui concerne la fabrication de bandes ou feuillards, il est possible de choisir une autre méthode de travail qui entraîne une réduction d'aire suffisamment élevée, teile qu'un forgeage.

Si l'élévation de température provoquée par le procédé de travail n'est pas suffisante pour entraîner la recristallisation de la matière, elle peut être accrue au moyen d'un léger préchauffage de la matière, par exemple en utilisant une bobine d'induction, par laquelle passe la billette immediatement avant le stade de travail.

Comme on peut le voir d'après la description précitée, une matière coulée de façon continue est une matière d'alimentation
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convenant bien pour un laminage PSW, mais à part cela, elle peut consister, par exemple en une enveloppe tubulaire extrudée. C'est ainsi que le laminage Pilger coûteux peut etre remplacé par une opération de laminage PSW plus économique, les autres avantages obtenus étant une meilleure microstructure dans la matière et la possibilité de diminuer l'excentricité de l'enveloppe tubulaire au cours du processus.

L'alternative la plus avantageuse du procédé de la présente invention dans la production de tubes et de barres consiste en l'utilisation d'une combinaison relativement bon marché d'un équipement de coulée continue - laminage PSW, que l'on peut utiliser à la place de la technique coûteuse de coulée de billettes - extrusion (poinçonnage) - laminage Pilger.

L'invention est davantage illustrée à l'aide des exemples suivants.

Exemple l (Technique antérieure)
Une enveloppe tubulaire coulée en continu, faite de cuivre désoxydé au phosphore (Cu-DHP), est laminée dans un laminoir Pilger. La taille initiale de l'enveloppe est de 80/60 mm, et la taille des grains de la structure coulée est de 1-20 mm. Une fois le laminage réallsé, la dimension du tube de sortie est de 44/40 mm, et la structure coulée est ainsi transformée en structure durcie. La dureté du tube est de l'ordre de 120-130 HV5. Toutefois, le tube
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laminé de la façon décrite ne supporte pas 1'étirage au bloc perforé, seul l'établi rectiligne étirant de façon satisfaisante. Afin d'étirer le tube obtenu de cette manière avec des blocs perforés, un recuit intermédiaire est nécessaire.

Par conséquent, on est sûr que la structure coulée ne disparaît pas lors du laminage, parce que dans ce type
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de laminage la température de la matière reste faible. De plus, la qualité de la surface n'est pas satisfaisante du fait de la structure coulee grossière.

Exemple ? (Technique antérieure)
Une enveloppe tubulaire coulée en continu, 80/40 mm, est étirée de façon rectiligne dans un établi d'étirage. La qualité

de la surface tubulaire est faible, et l'étirage ne pourrait pas être poursuivi sous la forme d'un étirage avec blocs perforés sans recuit intermédiaire, parce que la structure coulee ne supporte pas de fortes réductions. La matière de l'enveloppe est la meme que dans l'exemple précédent, et d'une façon similaire les structures coulées et durcies par le travail, ainsi que la dureté du tube travaillé à froid, restent dans la même gamme que ci-dessus.

Exemple 3 (Technique antérieure)
Une enveloppe tubulaire, 80/60 mm, d'une taille de grains d'environ 0, mm, qui est extrudée d'une billette coulée, d'une taille de 280 x 660 mm et faite de cuivre désoxydé au phosphore (Cu - DHP) est laminée dans un laminoir Pilger aux dimensions de 44/40 mm. La dureté du tube ainsi laminé est d'environ 120-130 HV5, et la structure est la structure durcie par le travail. Un travail ultérieur du tube aux dimensions finales est réalisé sous la forme d'étirages avec bloc perforé et établi sans recuit intermédiaire. Le produit final peut, si cela s'avère nécessaire, subir un recuit doux.

Exemple 4
Une enveloppe tubulaire coulée en continu faite de cuivre désoxydé au phosphore (Cu - DHP), d'un diamètre de 80/40 mm et d'une structure coulee normale (taille de grains de 1 - 20 mm) est 1aminée dans un laminoir PSW aux dimensions de 46/40 mm.

Une fois le laminage realise, le tube ainsi laminé pourrait également être laminé ultérieurement avec des blocs perforés. En ce qui concerne la microstructure du tube laminé, on remarque que la dimension des grains est petite, de 0, 005-0, 015 mm, ce qui signifie qu'une recristallisation a eu lieu dans la structure au cours du laminage. La dureté du tube laminé est de 75 - 80 HV5, ce qui signifie qu'un recuit doux n'est pas nécessaire. Le tube est soumis à six étirages avec blocs perforés et l'on obtient des dimensions de 18/16, 4 mm. Après étirage, la dureté du tube est de 132 Ho 5.

Exemple 5
Une enveloppe tubulaire extrudée, 80/40 mm, en une matière de cuivre exempte d'oxygène (Cu-OF), est laminée dans un laminoir PSW aux dimensions de 46/40 mm. Une fois le laminage

réalisé, Ja structure est recristallisée due à l'influence de l'augmentation de température dans le processus de travail. La taille des grains du tube laminé est d'environ 0, 010 mm et la dureté d'environ 80 HV5.

11 doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-dessus et que bien des modifications peuvent y etre apportées sans sortir du cadre du présent brevet.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de tubes en métal non ferreux, caractérisé en ce qu'une enveloppe tubulaire, à la température ambiante, constituée par du cuivre, de l'aluminium, du nickel, du zirconium ou du titane, ou par leurs alliages, l'enveloppe tubulaire ayant été réalisée par une coulée continue ou une extrusion continue, est laminée planétairement à froid pour provoquer une réduction de surface d'au moins 70%, et en ce que, à cause de ladite réduction de surface et de ladite résistance du matériau à la déformation, la température augmente jusqu'à la température de recristallisation du matériau.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé EMI8.1 en ce que Ja réduction de surface du laminage à froid est avantageusement d'environ 90%.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température du matériau s'élève dans la gamme de 250 C à 750"C.
4. Procédé suivant Ja revendication 3, caractérisé en ce que le matériau est du cuivre ou un alliage de cuivre, et en ce que la température du matériau s'élève dans la gamme de 250" EMI8.2 à 7000C.
5. procédé suivant la revendicatin 3, caractérisé en ce que le matériau est de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, et en ce que la température du matériau s'élève dans la gamme de 2500 à 4500C.
6. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau est du nickel ou un alliage de nickel, et en ce que la température du matériau s'élève dans la gamme de 6. 50 EMI8.3 à 7500C.
7. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le matériau est du zirconium ou un alliage de zirconium et en ce que la température du matériau s'éiève dans la gamme EMI8.4 de 700"à 750 C.
8. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé <Desc/Clms Page number 9> en ce que le matériau est du titane ou un alliage de titane et en ce que la température du matériau s'élève dans la gamme de 700 à 750oC.
9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la température est régulée en réglant le refroidissement.
10. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la taille des grains de la matière travaillée reste dans la gamme des 0, 005 à 0, 050 mm.