Brevet FR2385801A1 — publié le 19781027

La présente invention concerne un procédé d'échauffement au passage d'une pièce à traitermétalliqueallongée de longueur finie qui traverse, suivant la direction de son axe longitudinal, une batterie de fours a plusieurs étages et est ainsi portée d'une température initiale a une--température finale, procédé dans lequel la pièce à traiter est échauffée inductivement dans l'un des étages de la batterie de fours au moyen d'une bobine d'induction ali mentée en courant alternatif qui entoure ladite pièce. Pour le traitement thermique par trempe et revenu de tubes d' acier de tous diamètres, il est connu de transporter ces tubes le long de leur axe longitudinal à une vitesse prédéterminée a travers une batterie de fours à plusieurs étages pour les porter ainsi d'une température initiale à leur température d'austénitisation et pour les refroidir ensuite brusquement, après quoi ils sont réchaud fés à une température de revenu pour assurer le traitement thermique en question. Les batteries de fours à-plusieurs étages sont, dans de telles installations, constituees,- soit entièrement par des fours a flammes, soit par une combinaison de tels fours avec des fours à induction, les étages de four à flammes de la batterie de fours assurant alors un chauffage préalable, tandis que les étages à induction disposés à la suite assurent un échauffement du matériau des tubes jusqu'à la température d'austénitisation. Les installations connues d'échauffement- au passage, au moyen d'une combinaison d'un échàuffement par flammes et d'un échauffement par induction présentent cette lacune que l'étage à induction disposé à la suite de l'étage à flammes, en raison de l'effet "marginal" (en allemant Kanteneffekt) n'est pas en mesure de chauffer uniformément sur toute sa longueur la pièce à traiter traversant la bobine d'induction. En effet, les pièces à traiter sont plutôt chauffées plus fortement aux deux extrémités de leur longueur que dans leur partie médiane, de sorte qu'au total, un échauffement irrégulier de ces pièces se produit.Cet échauffement irrégulier le long des pièces à traiter produit des différences dans leur traitement thermique, ce qui entraîne des différences de qualité obligeant à raccourcir les pièces à traiter allongées en sectionnant chaque fois leur extrémités. Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà. proposé de transporter les pièces à traiter sans espacement entre elles le long du parcours d'échauffement au passage, ou encore de faire précéder et suivre chacune dlelles.de "faux-tubes de sorte que la pièce à. échauffer est transportée sans espacement avec les autres pièces entre deux faux-tubes de ce type et, par conséquent, est échauffée uniformément. On a également proposé, pour compenser les besoins calòrifi- ques différents des tubes individuels, qui peuvent résulter d'épais seurs de paroi différentes des tubes ou encore de conditions de chauffage préalable différentes avant l'introduction des tubes dans la batterie de fours, de soumettre les pièces à traiter individuelles, avant leur introduction dans-la batterie de fours proprement dite, à un processus de chauffage préalable sedéroulant uniformément sur toute l'étendue de leur longueur, ce processus de chauffage préalable devant s'effectuer dans un étage de préchauf-fage avec adaptation individuelle à l'épaisseur de paroi de chaque pièce d'une manière uniforme sur toute sa longueur. L'invention a pour objet d'améliorer le procédé décrit cidessus de telle manière que la batterie de fours dans laquelle est éventuellement maintenu un intervalle non nul entre les pièces à traiter qui la traversent, présente à l'extrémité du parcours d' échauffement, en un point prédéterminé de la longueur de ce parcours une température sensiblement constante en ce point,sans que cela exige pour autant l'utilisation de faux-tubes. A cet effet suivant l'invention, dans un procédé du type décrit ci-dessus, la pièce à traiter est chauffée dans un étage en amont de la batterie de fours avec une puissance calorifique, variant le long de son axe longitudinal pour compenser le résultat de chauffage variable derrière la bobine d'induction. Le chauffage de la pièce à traiter est ainsi, par exemple, effectué au début d'une batterie de fours à plusieurs étages avec une puissance calorifique variant le long de l'étendue longitudinale de cette pièce de telle manière que le profil de température, mesuré le long de l'axe longitudinal de la pièce à traiter, soit complémentaire du profil qui s'établirait, sans cette puissance calorifique variable, derrière l'étage de four à induction disposé à la suite. La superposition des deux profils de température non uniformes mais de formes complémentaires a pour effet de maintenir constante la température de la pièce à travailler sur toute sa longueur au moment où elle défile devant un emplacement de mesure à l'extré- mité de la batterie de fours. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, un exemple d'exécution. Sur ce dessin la figure unique est une vue de profil fragmentaire et découpée d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Sur le dessin, les références 1,2A,2B et 3 désignent les trois étages d'un parcours d'échauffement et, plus précisément,la référence I désigne un étage d'induction disposé en amont,la référence 2A,un étage de four chauffé au moyen de gaz d'échappement,la référence 2B un étage de four de passage à flammes,dont les gaz d'échappement assurent le chauffage de l'étage de four 2A,et la référence 3,un étage de four à induction disposé en aval.Les bobines d'induction 1 et 3,qui entourent les gros tubes d'acier traversant l'ins- tallation sont alimentées,par des générateurs séparés 4 et 5 dont les puissances sont réglables,en courants continus de moyennefréquence et à la fréquence du secteur. L'étage de four 2A,2B,dont la longueur est supérieure à celle des pièces tubulaires à chauffert6,7 et 8,sert à amener les pièces à traiter tubulaires individuelles jusqu'au voisinage de la tempér rature d'austénitisatiôn inhérente à l'acier des pièces à traiter. La puissance calorifique de l'étage de four XB est ajustable à cet effet par dosage des quantités de carburant gazeux admises dans cet étage de façon dosée par l'intermédiaire des conduites tubulaires 9 et lO1de telle manière que la température de la pièce à traiter présente à la sortie du four une valeur prédéterminée.L'échauffement supplémentaire est assuré par l'étage de four à induction 3 disposé en aval qui porte le matériau des tubes à la température d'austénitisation nécessaire.Au cours de cette opération,les extrémités des tubes pénétrant dans l'étage de four 3 sont,d'une manière connue en soi, chauffées plus fortement que les parties médianes correspondantes des tubes individuels,de sorte que (l'étage de four 3 est ali mente à la fréquence du secteur) la distribution de température dans le matériau d'un tube le long de son axe longitudinal est telle qu'à la sortie de l'étage de four 3,la température de la pièce à traiter ntestpas constante pendant ledéfilement de cette pièce. Pour compenser ce phénomène qui, lors du passage des tubes à travers un étage de refroidissement brusque disposé en aval de 1' étage de four 3 conduit à une trempe.du matériau des tubes variant le long de leur axe longitudinal, la puissance calorifique de 1' étage depréchauffage 1 est contrôlable par réglage du générateur 4 de telle manière que les tubes traversant l'étage de four 1 soient moins chauffés à leurs extrémités que dans leur partie médiane.Les tubes pénétrant dans l'étage de four 2A, 2B sont, en conséquence, plus froids à leurs extrémités que dans leur partie médiane, moyennant quoi l'échauffement différentiel qui se produit dans l1étage de four 3 est au moins approximativement compensé, de sorte que les tubes sortant de l'étage de four~3, en passant devant un emplacement prédeterminé à la sortie du four, présentent une temperature de ma tériau sensiblement constante. Le contrôle de la puissance calorifique de l'étage de four 1 s'effectue essentiellement en fonction de la vitesse de défilement du matériau de la pièce à traiter, de sa longueur mesurée suivant la direction de déplacement, de l'épaisseur de paroi des tubes et des propriétés de l'étage de four 3. On peut, par exemple, adopter un agencement suivant lequel la puissance calorifique de l'étage -de four 1 est contrôlée au moyen d'un programmeur automatique en fonction de la vitesse de défilement du matériau de la pièce à traiter ou en fonction de la longueur de matériau ayant défilé en un point déterminé. Par ailleurs, le procédé suivant l'invention est indépendant de la configuration de la batterie de fours, des moyens de transport des pièces à traiter associés et de la forme de ces pièces elles-mêmes. I1 est donc possible, avec le procédé suivant l'invention, d'échauffer non seulement des tubes, mais encore des pièces à traiter en forme de barre ou d'une autre forme quelconque. L'étage de four 1 peut en-outre être remplacé par un étage à flammes, dans la mesure où sa puissance calorifique peut varier suffisamment vite. REVENDICATIONS 1. Procédé d'échauffement au passage d'une pièce à traiter métallique allongée qui traverse, suivant la direction de son axe longitudinal, une batterie de fours à plusieurs étages et est ainsi portee d'une température initiale à une température finale, procédé dans lequel la pièce à traiter est échauffée inductivement dans l'un des étages de la batterie de fours au moyen d'une bobine d'induction alimentée en courant alternatif qui entoureladite pièce, ledit procéde étant caracterise en ce que. la pièce à traiter est chauffée dans l'un des étages de la batterie de fours avec une puissance calorifique variant le long de son axe longitudinal pour compenser le résultat de chauffage variable derrière la bobine d'induction. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'échauffement variable e-st assuré au moyen d'un étage de four à induction.