Brevet FR2130301A1 — publié le 19721103

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux fours à réchauffer ou à recuire, et elle concerne plus particulièrement une sole ou base perfectionnée destinée à supporter des produits pendant un cycle de traitement thermique dans un tel four. 5 Un équipement à recuire classique pour le traitement d'acier comprend des bases sur lesquelles on dispose une charge, des fours destinés à apporter la chaleur nécessaire et, en règle générale, des couvercles intérieurs qui viennent coiffer la charge dans le four et qui contiennent une atmosphère protectrice qui empêche l'oxydation de l'acier. La base 10 est un plateau d'acier ou de fonte de faible hauteur garni de matériau réfractaire et comprenant un dispositif destiné à étancher l'extrémité inférieure ouverte du couvercle intérieur et formé par un caniveau ou rigole longeant toute la périphérie de la base et contenant une matière d'étanchéité. La base comprend en outre un gainage qui entoure le support 15 réfractaire et une plaque supérieure. Les différentes parties de la base sont soudées ensemble et forment une unité rigide. Les fours pour le recuit à haute température dé bobines expansées ou serrées de produits tels que les tôles chromées et les tôles électriques ayant subi un traitement de diffusion de silicium, dont la 20 température de fonctionnement est de 870-980°C, présentent des difficultés d'exploitation dues à ces températures élevées. Dans la réalisation des fours classiques du type décrit ci-dessus, on utilise un grand nombre de soudures, particulièrement pour la fabrication des bases. Les températures élevées propres aux cycles de recuit des produits cités ci-dessus créent 25 des contraintes destructrices dans les parties soudées, sous l'effet de la dilatation et de la contraction de ces parties. La base réalisée en une seule pièce est donc sujette à des défaillances après un temps d'utilisation relativement court. De plus, dans les constructions classiques, les joints essentiels entre la base, le four proprement dit et les chambres de chauffage 30 sont directement exposés aux radiations de chaleur intenses, ce qui entraîne une perte de la matière d'étanchéité coûteuse, notamment lorsqu'il s'agit de joints formés par un métal liquide, par exemple par du plomb ou du métal de Wood. L'atmosphère gazeuse de recuit recyclée dans la chambre de 35 chauffage pendant au moins une partie du cycle de chromage contient du chlore corrosif,qui endommage la base du four. Bien que des bases connues comprennent des dispositifs destinés à les protéger contre les effets 72 09083 2 2130301 corrosifs de cette atmosphère, les bases doivent être remplacées fréquemment. La construction unitaire des bases connues comprenant un gainage, un support réfractaire et une plaque supérieure nécessite le remplacement de l'ensemble de la base, ce qui est coûteux et ce qui fait perdre beaucoup 5 de temps. L'invention vise donc à réaliser une base relativement peu coûteuse pour un four à recuire, qui puisse être remplacée facilement dans son ensemble ou sous forme de parties séparées ; de réaliser un dispositif qui protège le support réfractaire des effets corrosifs de l'atmosphère 10 de recuit ; de réaliser un dispositif d'étanchéité maintenant l'atmosphère de recuit à l'intérieur de la chambre de chauffage ; et de réaliser un dispositif minimisant l'effet de la radiation thermique directe et intense sur la matière d'étanchéité. Suivant l'invention, ces résultats sont obtenus au moyen d'un 15 dispositif conçu pour être fabriqué en plusieurs parties avec un minimum de soudage, et pourvu d'un dispositif d'étanchéité nouveau. Une base suivant l'invention comprend une plaque inférieure et une plaque supérieure réalisées chacune en une seule pièce et pourvues d'un rebord dirigé vers le bas ; ces deux rebords plongent dans une rigole d'étanchéité remplie 20 d'une matière d'étanchéité formée par un métal liquide et constituent avec elle un dispositif d'étanchéité positif pour le plateau réfractaire séparé renfermé entre les plaques. Les différentes parties de la base peuvent être enlevées séparément et facilement de celle-ci. La disposition des rigoles d'étanchéité est telle que la matière d'étanchéité n'est pas 25 exposée directement à la radiation thermique intense. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que du dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une coupe verticale d'un four à recuire 30 comprenant une base et des dispositifs suivant l'invention ; - là figure 2 est un détail, en coupe, de la partie extérieure de la base représentée sur la figure 1, mais à plus grande échelle ; et - la figure 3 est un détail, en coupe, d'une variante de réalisation du dispositif d'étanchéité dans la zone de la traversée d'arbre 35 du ventilateur de la base représentée sur la figure 1, mais à plus grande échelle. Le dessin, plus particulièrement la figure 1, représente un exemple de réalisation préféré de l'invention, sous la forme d'un four à 72 09083 3 2130301 cloche 10. Comme le montre le dessin, le four 10 comprend une cloche extérieure 11, un couvercle intérieur amovible 12, une base 13, un caniveau d'étanchéité 14 s'étendant tout au long de la périphérie de la base 13, et un dispositif de support 15. La cloche 11 est de forme classique et comprend un garnis-5 sage réfractaire ainsi que des dispositifs de chauffage appropriés. Le couvercle intérieur 12, la base 13 et le caniveau 14 s'appuient sur le dispositif de support 15, d'une manière décrite plus en détail dans ce qui suit, et définissent une chambre de chauffage 16 dans laquelle est recyclée une atmosphère gazeuse. Le couvercle intérieur 12 porte une jupe 10 périphérique 12', soudée sur le couvercle près de l'extrémité inférieure de celui-ci et s'étendant vers l'extérieur et vers le bas à partir de ce couvercle. Dans l'exemple représenté, la charge C est une bande enroulée en bobine et s'appuyant sur un support de bobine 17 et une chambre collectrice 18. L'atmosphère de recuit à l'intérieur de la chambre de chauffage 16 15 est recyclée par le ventilateur 19. Le dispositif de support 15 est réalisé à partir d'éléments profilés soudés ensemble et reliés par des vis à des colonnes 20. Le caniveau ou auge périphérique d'étanchéité 14 est amovible et s'appuie sur le dispositif de support 15. La base 13, dont la réalisation est décrite en 20 détail dans ce qui suit, est amovible et s'appuie sur le dispositif de support 15 de manière que des parties de cette base plongent dans le caniveau d'étanchéité 14. La base 13 comprend une plaque inférieure 21, un'plateau réfractaire 22 et une plaque supérieure 23. La plaque inférieure 21 et 25 la plaque supérieure 23 sont des plaques unitaires qui ont été pourvues de rebords tombants 24 et 25 sur une machine à border moderne ; les extrémités inférieures de ces rebords plongent dans le caniveau d'étanchéité 14. La plaque inférieure 21 porte plusieurs vis 26 soudées sur elle, s'étendant vers le bas et servant à la fixation du carter du ventilateur 19 de recyclage 30 du gaz de recuit. Sur la plaque inférieure 21 est soudé en outre un rebord 27 orienté vers le haut, sur lequel est soudée une plaque 43, qui forment, avec un tube 42, entourant l'arbre du ventilateur et soudé sur la plaque 43, une traversée 28 pour l'arbre du ventilateur au centre de la base 13. Le plateau réfractaire 22 comprend une plaque d'acier d'une 35 épaisseur d'environ 13 mm ou une plaque légère présentant un rebord relevé et formant un support et un moule qui est rempli avec un matériau réfractaire coulable 29. Le matériau réfractaire conaitue l'isolant nécessaire 72 09083 4 2130301 entre la plaque supérieure 23 et la plaque inférieure 22 et il agit comme un élément intermédiaire participant au support de la charge entre ces plaques. Des disques d'acier 30 sont soudées sur la face interne du moule ou de l'enveloppe en acier du plateau réfractaire 22 avant l'application 5 du matériau réfractaire coulable. Les disques 30 présentent des trous taraudés dans lesquels sont vissés, par en haut, des tubes 31 qui sont en outre soudés sur ces disques et qui s'étendent jusqu'à la surface supérieure du plateau 22, où ils peuvent recevoir des vis à anneau de levage non représentées. Dans le plateau 22 sont incorporés en outre des tubes 32 10 qui traversent la plaque inférieure et qui donnent accès à un réseau de canaux de liaison 33,formés par des cornières inversées de 50 mm qui sont noyées lors de la coulée dans la partie supérieure du matériau réfractaire, à travers lesquels une atmosphère protectrice, par exemple un gaz à 4 % de NH^, peut être introduite dans la chambre de gainage 34 sous une pression 15 qui est légèrement supérieure à celle de l'atmosphère gazeuse de recuit, l'entrée pour cette chambre étant désignée par 35 et sa sortie par 36. Le caniveau d'étanchéité 14, s'étendant tout le long de la périphérie de la base 13, voir la figure 2, est réalisé à partir de cornières cintrées et façonnées qui définissent trois compartiments ou 20 rigoles ouverts en haut, à savoir une rigole intérieure 37, une rigole médiane 38 et une rigole extérieure 39, ainsi qu'une chambre fermée ou chemise de vapeur 40. Des dispositifs d'entrée et de sortie non représentés sont prévus dans cette dernière pour produire une circulation de vapeur dont le but apparaîtra par la suite. Le fond de la rigole intérieure37 25 est garni de plusieurs barres d'espacement 41, ayant par exemple un diamètre d'environ 10 mm et une longueur d'environ 100 mm, qui sont destinées à maintenir le rebord 25 de la plaque supérieure 23 et le rebord 24 de la plaque inférieure 21 à une certaine distance au-dessus du fond de cette rigole. Cette rigole intérieure 37 constitue un réservoir pour 30 une matière d'étanchéité sous forme d'un métal liquide, par exemple du plomb. La rigole médiane 38 constitue un support pour le couvercle intérieur 12, s'appuyant sur le fond de cette rigole, et la rigole extérieure 39 constitue un réservoir pour une matière d'étanchéité formée par un métal liquide tel que le métal de Wood. La rigole médiane 38 constitue également 35 une zone d'arrivée et de sortie pour l'atmosphère protectrice de la chambre de recuit ou de chauffage 16 et elle contient à cet effet des dispositifs d'entrée et de sortie (non représentés) pour cette atmosphère protectrice, 72 09083 5 2130301 ainsi que des thermocouples (non représentés) ne nécessitant pas de joints flexibles ou à métal liquide. La paroi intérieure 44 de la rigole intérieure 37 peut se prolonger en haut jusqu'au bas de la plaque inférieure 21 ci-désirée. Des dispositifs d'entrée et de sortie 45 sont prévus pour 5 l'introduction d'une atmosphère protectrice dans la chambre 46 ainsi formée. Lors de l'assemblage de la base 13, la plaque supérieure 23 est disposée au-dessus de la plaque inférieure 21 - le plateau réfractaire 22 se trouvant entre elles - puis elle est soudée sur le bord supérieur du tube 42 de la traversée centrale 28 pour l'arbre du ventilateur ; 10 l'ensemble ainsi obtenu est placé sur les éléments profilés du dispositif de support 15. La chambre collectrice 18 et le support de bobine 17 sont ensuite placés sur la plaque supérieure 23 de la base 13 et le carter contenant le mécanisme d'entraînement du ventilateur est fixé sur la base au moyen des vis 26. Les rebords tombants 24 et 25 de la plaque 15 inférieure et de la plaque supérieure plongent dans la rigole intérieure 37 du caniveau d'étanchéité 14. Une première masse de métal liquide 47, par exemple un masse de plomb, est introduite dans la rigole 37 de manière que le niveau de ce métal soit au-dessus des extrémités inférieures des rebords. La masse de plomb 47 forme un joint entre l'atmosphère protectrice 20 contenue dans la chambre de chauffage 16 et l'air extérieur, ainsi qu'entre le plateau réfractaire et l'atmosphère gazeuse. Le plomb atteint une température d'environ 450°C. Le dessus de la plaque supérieure 23 est exposé à l'atmosphère protectrice contenue dans la chambre de chauffage 16. Le dessous de la plaque supérieure, le plateau réfractaire 22 et le dessus 25 de la plaque inférieure 21 sont exposés à l'atmosphère protectrice contenue dans la chambre de gainage 34. Après la disposition d'une charge C, par exemple une bande d'acier enroulée en bobine, sur le support de bobine 17, le couvercle intérieur 12 est disposé par-dessus la charge et la base. L'extrémité 30 inférieure du couvercle intérieur 12 s'appuie sur le fond de la rigole médiane 38, et la jupe 12' à l'extrémité inférieure du couvercle 12 plonge dans la rigole extérieure 39 du caniveau d'étanchéité 14. Une seconde masse de métal liquide 48, par exemple de métal de Wood, est introduite dans la rigole extérieure 39, de manière que le niveau de ce 35 métal dépasse le bord inférieur de la jupe 12'. Comme le joint 48 formé par ce métal de Wood présente un bas point de fusion, il est prévu dans la rigole extérieure 39 du caniveau d'étanchéité 14, si bien que, lorsque 72 09083 6 2130301 la cloche 11 constituant le couvercle extérieur du four est abaissée sur le dispositif de support, voir la figure 1, le métal de Wood 48 est protégé contre la radiation directe et également contre l'encrassement par de la poudre, des sels et du plomb. L'enveloppe de vapeur 40 est prévue près 5 de la rigole extérieure 39 du caniveau d'étanchéité 14 et elle est équipée de dispositifs pour l'introduction de vapeur destinée à maintenir le métal de Wood à l'état liquide afin que ce métal ne limite pas la flexibilité et la liberté de mouvement de la jupe 12' du couvercle intérieur pendant le cycle de recuit, et également pour permettre l'enlèvement et l'introduc-10 tion de la jupe de ce couvercle dans le joint 48 formé par le métal de Wood. Des bouchons 49 sont prévus dans chacune des rigoles contenant du métal liquide pour permettre le vidage de celui-ci si. cela est nécessaire. La figure 3 représente une variante de réalisation de la partie de la base 13 située dans la zone de la traversée centrale 28 pour 15 l'arbre du ventilateur ; cette variante comprend un joint supplémentaire à métal liquide dans cette zone. Le tube 42, devant entourer l'arbre du ventilateur, est lui-mêmje entouré à une certaine distance par un anneau 50 soudé sur la plaque 43 et définissant avec celle-ci, ainsi qu'avec le tube 42, un réservoir 51 destiné à recevoir une matière d'étanchéité sous 20 la forme d'un métal liquide, par exemple du plomb. La plaque supérieure 23 comprend un rebord tombant intérieur 25'. Ce réservoir comprend un bouchon 49 comme élément pour le vidage du métal liquide lorsqu'on désire enlever ce métal. Il ressort de ce qui précède que l'invention crée une base 25 pour fours à recuire qui est réalisée à partir de plusieurs parties qui ne sont pas rigidement attachées les unes aux autres, dans laquelle le soudage est minimal et qui comprend des joints à métal liquide pour la flexibilité et la liberté de mouvement des différentes parties. L'invention évite par conséquent les contraintes provoquées par les dilatations et les 30 contractions normales dans les équipements soudés et produisant des fissures et des défauts de soudure dans les bases classiques. Cette réalisation d'une base en plusieurs parties permet en outre de remplacer les alliages à forte teneur en nickel - par exemple 1'alliage "Inconel" -utilisés habituellement par un acier au carbone ordinaire stabilisé avec 35 des additions telles que le titane. L'enlèvement et la remise en place d'une base composée de plusieurs parties comme celle décrite dans ce qui précède, soit dans son ensemble soit en parties séparées, sont rapides, relativement peu coûteux et faciles comparativement aux bases connues. il 0908:5 7 2130301 REVENDICATIONS 1. Four à recuire du type comprenant une base surmontée d'un couvercle amovible pour former une chambre de chauffage à travers laquelle est recyclée une atmosphère gazeuse, caractérisé en ce que la base comprend un caniveau s'étendant tout le long de la périphérie de cette base, une plaque inférieure 5 comprenant un rebord périphérique extérieur s'étendant vers le bas jusque dans ce caniveau, et une plaque supérieure disposée au-dessus de la plaque inférieure et comprenant un rebord périphérique extérieur s'étendant vers le bas jusque dans ce caniveau, un plateau réfractaire étant disposé entre la plaque inférieure et la plaque supérieure, et un dispositif étant prévu pour étancher 10 le plateau réfractaire par rapport à ladite atmosphère gazeuse. 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caniveau comprend une rigole intérieure, une rigole extérieure et, entre celles-ci, une rigole médiane. 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que la rigole médiane 15 sert au support du couvercle intérieur. 4. Four selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les rebords périphériques extérieurs s'étendent jusque dans la rigite intérieure du caniveau. 5. Four selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé 20 en ce que le couvercle amovible comprend, près de son extrémité inférieure, une jupe périphérique s'étendant vers le bas, jusque dans la rigole extérieure du caniveau. 6. Four selon l'une quelconque des revendication 2 à 5, caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend une première masse de métal liquide 25 dans ladite rigole intérieure, le niveau de ce métal étant plus haut que l'extrmité inférieure desdits rebords, et une seconde masse de métal liquide dans ladite rigole extérieure, dont le niveau est plus haut que l'extrémité inférieure de ladite jupe. 7. Four selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première masse 30 de métal liquide est du plomb, et en ce que la seconde masse de métal liquide est du métal de Wood. 8. Four à recuire selon la revendication 1, comprenant une base présentant une ouverture centrale pour la traversée de l'arbre d'un ventilateur, caractérisé en ce que la base comprend un caniveau périphérique extérieur 35 s'étendant tout le long de la périphérie extérieure de la base, une plaque in férieure comprenant un rebord périphérique extérieur s'étendant vers le bas, 72 09083 8 2130301 jusque dans le caniveau, et un rebord ou aile périphérique intérieur s'étendant vers le haut, et un caniveau périphérique intérieur s'étendant tout le long de la périphérie intérieure de la base, près de l'ouverture centrale pour la traversée de l'arbre du ventilateur et du rebrod périphérique intérieur 5 s'étendant vers le haut de la plaque inférieure, une plaque supérieure étant disposée au-dessus de la plaque inférieure et comprenant un rebord périphérique extérieur s'étendant vers le bas, jusque dans le caniveau périphérique extérieur, cette plaque supérieure comprenant un rebord périphérique intérieur s'étendant vers le bas jusque dans le caniveau périphérique intérieur, un 10 plateau réfractaire étant disposé entre la plaque inférieure et la plaque supérieure, et un dispositif étant prévu pour étancher ce plateau réfractaire par rapport à ladite atmosphère gazeuse. 9. Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac térisé en ce qu'il comprend un dispositif d'étanchéité pour maintenir ladite 15 atmosphère gazeuse à l'intérieur du couvercle amovible.