Brevet FR2001876A1 — publié le 19691003

-1- 2001876 La présente invention concerne un perfectionnement aux fours à sole marchante qui sont utilisés pour le réchauffage ou le traitement thermique de matériaux et comportent une ou.plusieurs zones de préchauffage et une ou plusieurs zones de chauffage fi-5 nal, entre lesquelles doit régner un certain rapport de pressions. Au cours du traitement thermique d'aciers au carbone ou d'aciers spéciaux tels qu'aciers rapides, aciers à outils, aciers inoxydables etc., ces aciers doivent- suivre une courbe température/temps particulière, adaptée à leur structure, à leur sen-10 sibilité à la fissuration et répondant en général à un souci d'éviter la décarburation. Ceci implique généralement que le' matériau est chauffé soigneusement et doucement jusqu'à une température donnée dans une première zone dite de préchauffage après quoi il subit un trai-15 tement final à une température habituellement plus élevée, pendant un laps de temps aussi court que possible dans la. zone de traitement thermique final. Le réchauffage initial est effectué dans une ou plusieurs zones de préchauffage possédant chacune sa propre chambre de 20 four, ses propres brûleurs et ses propres appareils de c ontr oie <> Le traitement thermique final est effectué de la même façon dans la ou les zones prévues à cet effet, qui comprennent un agencement analogue de chambres de brûleurs et d'appareils de contrôle. 25 Pour obtenir une pression assez élevée dans le four de la portion de sortie de ls zone de traitement thermique final, afin d'éviter toute infiltration d'air risquant de provoquer la formation d'écaillés, la décarburation ou le refroidissement du matériau, ainsi qu'une diminution de la capacité thermique 50 et de l'efficacité de cette zone, on oriente les brûleurs dans le sens d'avancement du matériau, contrairement-à leur emplacement habituel. De cette façon, on obtient en outre une température uniforme de l'atmosphère du four jusqu'à la sortie du matériau. 55 Les gaz de combustion, après avoir atteint l'extrémité de cette zone, tournent et s'écoulent à contre-courant du sens d'avancement du matériau, de là ils passent en partie dans la zone située en amont et s'échappent en partie par des conduits vers un récupérateur ou vers une cheminée. 40 Les brûleurs de la, ou des zones de préchauffage sont dis 69 03404 2001876 posés de façon analogue, dans le sens d'avancement du matériau afin de conférer à ce dernier une température prédéterminée juste avant son passage dans la zone de traitement thermique final de manière à établir dans le four une pression positive 5 pour empêcher l'infiltration d'air, réduire les risques de formation d'écaillés et de décarburation et pour augmenter la capacité et l'efficacité thermique de cette zone. Comme dans la zone de traitement thermique final, les gaz de combustion tournent à l'extrémité de la zone et s'écoulent à contre-courant 10 du matériau vers l'entrée du four où ils sont évacués par le conduit commun vers le récupérateur ou la cheminée. Un conduit spécial d'évacuation des gaz est particulièrement nécessaire dans la zone de traitement thermique final lorsqu'on traite des aciers spéciaux qui ne doivent pas être chauffés à 15 une température supérieure à 800°C environ dans la zone de préchauffage pour éviter la formation d'écaillés ou leur décarburation. En effet les gaz de combustion provenant de la zone de traitement thermique final ont une température comprise approximativement entre 1100 et 1200°C,si bien qu'ils chaufferaient 20 le matériau à une température supérieure à 800°G si on les laissait pénétrer en totalité dans la zone de préchauffage. Pour cette raison, la plus grande partie de ces gaz est évacuée du four par les conduits spéciaux précités. Si toutefois on n'uti-.lise pas de récupérateur ou de chaudière de récupération, l'é-25 vacuation de gaz à une température de 1100 à 1200°C implique une perte de chaleur, donc une moins grande efficacité du four. Les gaz peuvent cependant être mélangés avec les gaz récupérés - à l'entrée du four, et éventuellement avec une petite quantité d'air froid, avant d'être renvoyés dans le four au moyen d'un JC ventilateur entre les zones de préchauffage et de traitement thermique final afin de maintenir le matériau à la température voulue. II.est cependant difficile, en pratique, de contrôler automatiquement la pression dans toutes les zones par un seul re-35 gistre disposé dans le conduit commun menant à la" cheminée, car dans ce cas, le registre du conduit spécial de la zone de traitement thermique final doit être réglé à" la" main et" il est généralement ouvert trop ou trop peu. Même lorsque le registre du conduit spécial comporte un sys-4-0 ■ tème de contrôle automatique, ce qui implique" un prix de revient 69 03404 -3- 2001876 plus élevé au départ, un contrôle d'équilibrage entre ce registre et le registre principal doit intervenir. Le captage direct des gaz de la zone de traitement thermique final vers la cheminée bien que nécessaire dans les fours existants est donc 5 peu satisfaisant. Suivant la présente invention, la majeure partie des gaz de combustion provenant de la zone de traitement thermique final est évacuée directement vers l'entrée du four de façon telle qu'au cours de leur passage dans le four les gaz ne soient pas 10 refoulés par la pression régnant dans le four de la zone de préchauffage ou ne dégagent pas trop de chaleur à l'extrémité de la zone de préchauffage et ne nécessitent pas de contrôle de pression autre que celui appliqué à l'ensemble du four. Le four suivant l'invention comprend une pluralité de pas-15 sages couverts disposés dans le fond de la sole et s'étendant de l'entrée de la zone de traitement thermique final, c'est-à-dire de la portion comprise entre les zones de préchauffage et de traitement thermique final, à un endroit approprié de la portion d'extrémité, ou préchambre, de la zone de préchauffâge, c'est-20 à-dire à une certaine distance de l'entrée du four. Ces passages couverts ou canaux partent donc d'un endroit où la pression du four est positive pour se terminer à un endroit où la pression du four est négative, permettant aux gaz de combustion de s'écouler de la zone de traitement thermique final à l'entrée 25 du four. On obtient ainsi les résultats suivants : a) la plus grande partie des gaz de combustion très chauds provenant de la zone de traitement thermique final sont chassés dans les passages et par suite, ne surchauffent pas le matériau disposé dans la zone de préchauffage; 50 b) les passages comportant une portion supérieure complètement couvrante et étant faits de conduits en argile réfractaire à parois relativement minces, les gaz de combustion peuvent néanmoins dégager une partie de leur chaleur en excès par le dessus des conduits, ce qui chauffe de façon appréciable la partie 55 inférieure du matériau à l'intérieur du four; c) les gaz de combustion encore chauds sont dirigés vers le haut dans la portion d'extrémité ou préchambre de la zone de préchauffage pour contribuer au préchauffage du matériau là où le matériau peut le mieux absorber de la chaleur. 40 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip 69 03404 -4- 2001876 tion détaillée qui suit et à l'examen du dessin annexé qui représente à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. La fig. 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un 5 four à sole marchante, suivant la ligne B-B de la fig. 2. La fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la fig. 1. Le four représenté sur la fig. 1 comprend uno^one de préchauffage qui comporte à son extrémité un tunnel ou préchambre 1 et 10 une chambre de four 2. A la suite de la zone de préchauffage est disposée une zone de traitement thermique final 3» Le matériau est amené en 4 par un convoyeur et progresse en continu dans le four dans le sens de la flèche P sur les poutrelles marchantes 5 (fig» 2). La zone de préchauffage 2 est chauffée 15 par des brûleurs disposés en 6 et orientés dans le même sens que la flèche P. La zone de traitement thermique final 3 comprend des brûleurs qui sont disposés en 7 dans le même sens. Du fait de l'orientation des brûleurs, les gaz de combustion s'écoulent dans chacune des zones de l'arrière vers l'avant le 20 long du fond de la sole en sens opposé au sens d'avancement du matériau et au-delà vers l'entrée du four. Un conduit d'échappement 8 des gaz de combustion est disposé à l'entrée du four. Les deux zones du four comportent une enveloppe commune et elles ne sont séparées ni par des portes ni par des cloisons mais la 25 portion supérieure de l'enveloppe est abaissée profondément entre les deux zones de sorte que la hauteur du four est très faible à cet endroit. Suivant l'invention, un ou plusieurs passages ou canaux 10 sont disposés dans le fond de la sole 11. Dans l'exemple repré-30 sencé, les aeux extrémités 12 et 13 des passages débouchent à l'entrée de la zone de traitement thermique final et dans le tunnel 1 de la zone de préchauffage respectivement. Il en résulte que les gaz de combustion sont envoyés de l'entrée de la zone 3 âe traitement thermique final vers le tunnel 1 où ils se 35 mélangent avec les gaz de combustion provenant du four 2 puis s'échappent par le conduit 8. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications 40 envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de l'inven- 69 03404 -5- 2001876 tion. C'est ainsi que l'invention ne s'applique pas seulement à un four à sole marchante comportant une seule zone de préchauffage et une seule zone de traitement thermique final, mais à tous 5 les fours à sole marchante' comprenant plusieurs zones de traitement ainsi qu'aux fours poussants qui comprennent également une ou plusieurs zones de préchauffage et de traitement thermique final. Les passages peuvent s'étendre d'une zone de traitement ther-10 mique final à une autre, ou d'une zone de préchauffage à une autre, ou directement d'une pluralité de zones de traitement thermique final, le long d'une pluralité de zones de préchauffage jusqu'à un endroit voulu dans la première partie de l'extrémité d'entrée du four. 15 Les passages peuvent également être agencés de manière que les gaz de combustion qui les traversent puissent s'échapper progressivement vers le haut à différents endroits du tunnel de la zone de préchauffage. 69 03404 —6— 2001876 - REVEIMDIGATIOHS - 1 - Four de traitement thermique d'un matériau dans deux ou plusieurs zones dan^lesquelles le matériau est admis, par exemple au moyen de soles marchantes, lesdites zones étant for- 5 mées dans le four et chauffées séparément de façon telle qu'une pression plus basse soit établie à l'entrée de la première zone du four, ledit four étant caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs passages fermés ou canaux disposés juste au-dessous de la sole du four pour relier une zone de haute pression à la 10 partie du four dans laquelle règne la basse pression précitée. 2 - Four suivant 1, caractérisé en ce que les passages s'étendent de l'entrée d'une zone de traitement thermique final à l'entrée d'une zone de préchauffage, le ou les passages étant formés dans la sole du four et leurs extrémités débouchant dans 15 la sole des zones précitées. 3 - Four suivant 2 caractérisé en ce que le ou les passages sont avantageusement constitués par des conduits à paroi mince en argile réfractaire ou en autre matière céramique à conductibilité thermique prédéterminée.