Brevet FR2375150A1 — publié le 19780721

La présente invention se rapporte à un procédé de cuisson des produits céramiques à cycle intermittent particulièrement, mais non exclusivement, indiqué pour la cuisson de la porcelaine, des oxydes, émaux et produits vernis. Généralement, une bonne exécution d'un procédé de cuisson des produits céramiques est liée au respect de conditions mécaniques, thermodynamiques et cinétiques. Ainsi, par exemple, il est nécessaire que les tensions générées sur les matériaux soumis à la cuisson par différence de température soient inférieures à la limite de rupture et, éventuellement, à la limite de déformation permanente de ces matériaux ; en outre, la température doit être constamment contrée, également en fonction de la forme du produit céramique soumis à la cuisson. Un procédé de cuisson des produits céramiques, pendant lequel des températures élevées, dans l'intervalle de 700 - 14000 C, doivent etre atteintes, peut être réalisé en cycle intermittent ou en cycle continu. Pour la réalisation en-cycle intermittent d'un tel procédé, on utilisera des fours à chambres ou fours à tunnel à feu mobile. L'emploi de tels fours, bien que largement diffusé, comporte une série d'inconvénients tant d'un point de vue technique que d'un point de vue économique. Parmi ces inconvénients, les plus remédiables sont constitués par l'inertie thermique élevée qu'ils présentent, qui implique de notables consommations de temps et de combustible pour porter le four-au régime, et par l'impossibilité de contrôler thermodynamiquement l'atmosphère dudit four, c'està-dire par le manque de contrôle des gradients de température et d'échange thermique qui se traduisent par un pourcentage relativement haut de rebuts dus à la rupture ou à la déformation permanente des pièces soumises à la cuisson.En outre, le manque de récupération des calories des fours à chambres-ajouté aux notables pertes de chaleur de la cheminée, pertes par radiation et conduction, font que la chaleur nécessaire pour la cuisson de produits céramique atteint généralement des valeurs de l'ordre de 3000 5000 kgcal/kg de produit contre les 300 - 500 kgcal/kg de produit théoriquement nécessaire pour constituer la chaleur à fournir au matériau pour le porter aux températures de cuisson requises. MeAme dans les fours à feux mobiles où est réalisée une récupération thermique partielle, les pertes de chaleur sont importantes à cause de la capacité thermique du four (voute, parois, laboratoire) et à cause de dispersions consécutives au type de cycles alternatifs qui sont adoptés dans de tels fours. Le problème dont la solution est à la base de cette invention est celui de mettre à disposition un procédé de cuisson des produits céramiques à cycles intermittents au moyen duquel les inconvénients ci-dessus mentionnés sont supprimés ou notablement réduits en référence aux procédés de la technique observée. Ce problème est résolu, selon l'invention, par le fait qu'au moins pendant la phase de chauffe, un fluide ayant une capacité thermique plus grande que celle de l'air est injecté dans le four. Avantageusement, ledit fluide est choisi entre de la vapeur d'eau et un brouillard d'eau. Selon une autre caractéristique de l'invention, de la vapeur d'eau ou un brouillard d'eau est injecté dans ledit four pendant la phase de refroidissement. Les avantages obtenus par l'invention résident en particulier dans le fait que la présence d'eau dans l'atmosphère du four crée des conditions d'échanges thermiques notablement améliorées et tout à fait contrölables comme est contrölable le gradient de température sur les produits soumis à la cuisson. Malgré tout, en plus de consentir une notable réduction de rebuts pour rupture ou déformation permanente des produits céramiques finis, elle permet une importante réduction des temps normalement requis soit pour porter le four au régime, soit pour compléter la phase de cuisson desdits produits céramiques. Un autre avantage considérable est en outre constitue par le fait que la présence d'eau dans l'atmosphère du four pendant la phase de refroidissement est telle qu'elle réduit de façon importante les temps normalement requis pour cette phase sans que cela amène la création de conditions critiques pour le produit en voie de refroidissement. Les autres avantages et autres caractéristiques de l'invention seront mieux compris de l'exemple suivant, non limitatif, de l'exécution d'un procédé de cuisson à cycle intermittent de produit céramique selon l'invention. EXEMPLE Un four à chambre opérant à cycle intermittent (insérer à cette place les caractéristiques structurelles du four comme par exemple la capacité du four, le type et les dimensions du revêtement réfractaire et éventuellement les autres grandeurs caracté ristiques normalement signalées dans la technique de la "branche") est porté à une température de 10000 C dans une période de 25 minutes, en brûlant 8 7 de méthane et en injectant simultanément dans le four même 10 kg d'eau à travers un nébuliseur disponible dans le commerce, avec lequel le four aura été préalablement équi pe. La susdite température de régime atteinte, et en maintenant le réchauffement, on place dans le four 100 pièces de céramique provenant d'une précédente phase de séchage. Le temps requis pour le complément de cuisson de ces pièces est de 55 minutes et, durant ce temps, la combustion de méthane et l'injection de brouillard d'eau sont constamment maintenues. Les calories requises pour porter le four au régime et pour compléter la phase de cuisson des produits céramiques sont de 500 kgcal/kg de produit, selon bilan thermodynamique. Les consommations totales de méthane et d'eau pour le complément de cette phase doivent respectivement être de 8 m et 10 kg. La cuisson des produits céramiques terminée, la chauffe du four est interrompue et commence la phase de refroidissement. Pendant cette phase, à travers le meAme nébuliseur, on injecte dans le four 20 kg d'eau.Le temps requis pour le complément de la phase de refroidissement est de 25 minutes. Dans les produits sortis du four, on ne trouvera pas de pièces cassées ou déformées de façon permanente. Dans un four à chambre similaire à celui mentionné, on effectue la cuisson selon la méthode traditionnelle, c'est-à-dire sans injection d'eau dans le four, de 100 pièces céramiques identiques à celles traitées dans le four susdécrit. Le temps requis pour porter au régime ce four est de 80 minutes avec une consommation de méthane de í4 m). Le temps requis pour le complément de la phase de cuisson de ces produits céramiques est de 90 minutes avec une consommation de méthane de 14 m). La cuisson terminée, la phase de refroidissement suivante demande une période de 50 minutes. Parmi les produits sortis du four, on trouvera 10 pièces cassées ou déformées de façon permanente qui seront écartées. On a effectué une tentative de réduction des temps requis pour porter au régime le four à chambre opérant selon la technique traditionnelle et on peut vérifier que cette tentative a augmenté considérablement le nombre des pièces cassées aussi bien à la chauffe qu'au refroidissement. REVENDICATIONS 1 - Procédé de cuisson de produits céramiques à cycles intermittents comprenant une phase de chauffe et une phase de refroidissement réalisées dans un four intermittent, caractérisé par le fait qu'au moins durant la phase de chauffe on injecte dans le four un fluide ayant une capacité thermique plus grande que celle de l'air. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit fluide est choisi entre la vapeur d'eau et le brouillard d'eau. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que pendant la phase de refroidissement est également injecté dans ledit four de la vapeur d'eau ou du brouillard d'eau.