Brevet FR2376214A1 — publié le 19780728

L'invention se rapporte à un four de traitement thermique de pièces, en particulier à un four i atmosphère contr8- lée de traitement d'aciers pour outils, ce four comprenant une chambre de chauffage et une chambre de refroidissement. Les fours connus de traitement thermique à atmosphère contrôlée, destinés au traitement de revenu d'aciers pour outils, ont l'inconvénient essentiel qu'ils ne donnent pas de bons résultats dans les plages de températures supérieures à 530eu. I1 se produit par exemple dans le recuit blanc,d'aciers au chrome des changements de couleurs qu'il faut attribuer à une oxydation de la matière. I1 n'a pas été possible d'améliorer notablement les mauvais résultats du recuit blanc en particulier des aciers fins ou aciers fortement alliés, malgré des essais longs et intensifs.Ceux-ci ont montré que l'inconvénient majeur du four connu de traitement thermique provient du fait que la chambre interne qu'il renferme et qui porte un garnissage de fibres minérales absorbe l'humidité ainsi que l'oxygène de l'air ambiant au moment de l'ouverture du four pour le chargement et le déchargement. Même le vide créé dans le four ne permet pas d'evacuer suffisamment bien les composants gazeux présents dans la laine minérale et, en conséquence, il se forme des couches d'oxyde sur les pièces lors du traitement thermique. Un autre inconvénient est que la chambre interne garnie de laine minérale,considérée comme nécessaire pour la protectior de ltenveloppe extérieure contre le rayonnement thermique, soulève des difficultés supplémentaires et occasionne des frais lors de la fabrication du four et que le four lui-même doit être équipé de circuits puissants de pompage destinés à établir le vide et devant fonctionner pendant de longues périodes de préparation pour donner des résultats acceptables au moins dans les plages de températures inférieures à 530 C. L'invention a pour objet un four de traitement thermique de pièces, en particulier à atmosphère contrôlée, qui ne présente aucun risque d'oxydation des pièces même lorsque les températures de revenu appliquées sont élevées et que les aciers sont de qualité sensible, fortement alliés. Selon une particularité essentielle de l'invention, la cloison de la chambre de chauffage est entourée à distance d'une enveloppe extérieure et un garnissage d'isolation est disposé dans l'espace séparant cette cloison et cette enveloppe, aucune substance capable d'absorber et/ou de contenir de l'humidité et des gaz ne se trouvant dans la chambre de chauffage. Tout garnissage ou toute matière d'isolation entrant en contact direct avec l'atmosphère du four est à éviter. Cette précaution est combinée avec la mise en oeuvre d'une chambre de refroidissement séparée de la chambre de chauffage et évitant de manière certaine, dans le cadre du déroulement d'un cycle à l'intérieur du four, les faibles vitesses de réchauffage et de refroidissement dont sont affectés les fours à chambre unique.La chambre de chauffage et la chambre de refroidissement sont avantageusement disposées de manière à être coaxialement dans le prolongement l1une de l'autre et un obturateur assurant l'isolation thermique les sépare. Selon un mode de réalisation avantageux, conforme à l'invention, la cloison de la chambre de chauffage est en une pièce avec celle de la chambre de refroidissement et elle est conformée en corps nu, un couvercle d'obturation placé sur la surface extrême formant l'ouverture de chargement et de déchargement, tandis que l'autre surface extrême, qui est avantageusement du côté de la chambre de chauffage, est fermée. Cette disposition permet au four d'avoir une structure particuliè- rement simple. L'obturateur séparant les deux chambres peut être transportable dans la chambre de refroidissement et peut par ailleurs consister en un corps creux à cloison double renfermant un garnissage d'isolation de la même manière que ltenveloppe de la chambre de chauffage. Le transport de l'obturateur peut être assuré de manière simple par un moteur disposé du côté de la chambre de refroidissement et placé centralement dans l'axe du four. Des déflecteurs et un dispositif de brassage de l'atmosphère, par exemple un ventilateur, peuvent être disposés de autre côté de l'obturateur, c'est-à-dire du côté de la chambre de chauffage, un moteur dont l'arbre prolongé traverse l'ob- turateur assurant la commande de ce ventilateur. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention, un anneau.étanche au vide et constitué d'un corps creux rempli d'un garnissage isolant est disposé entre l'obturateur et la cloison de la chambre de chauffage. Cette disposition permet de simplifier l'obturateur et de plus a l'avantage qu'un déflecteur disposé à l'extrémité du chariot de chargement située du côté de la chambre de chauffage isole les chambres de chauffage et de refroidissement en coopération avec cet anneau étanche au vide lorsque ce chariot se trouve dans la chambre de re froidissement. Le chargement et le déchargement peuvent être assurés par un chariot roulant sur rails, l'obturateur attelé à ce chariot pouvant aussi être transportable sur les rails.Lorsqu'il est en position extrême, l'obturateur peut être logé dans le couvercle, le chariot et l'obturateur étant alors dételés et cet obturateur ainsi que le couvercle pouvant être réalisés de manière à être rabattables, afin de libérer l'ouverture de chargement et de déchargement. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'un four sous vide la figure 2 en est une coupe transversale schématique selon la ligne a-a de la figure 1 la figure 3 est une élévation du four de la figure dont le couvercle d'obturation est ouvert la figure 4 est une vue en bout du four sous vide du côté du couvercle d'obturation ; et la figure 5 est une coupe transversale selon la ligne b-b de la figure 1. Le four à atmosphère contrôlée est destiné en parti- culier à effectuer le recuit blanc d'aciers fortement alliés dans une plage de températures supérieure à 530"C. Il est monté sur des pieds 27 soudés à une enveloppe extérieure 6. Celleci entoure une chambre de chauffage 20 ainsi qu'une chambre de refroidissement 21 disposée coaxialement à l'alignement de la précédente. La partie de l'enveloppe 6 qui entoure la chambre de chauffage 20 a un diamètre supérieur de manière à ménager un certain espace en elle et la cloison proprement dite 1 de la chambre de chauffage. Cette cloison 1 se prolonge pratiquement en une pièce avec la cloison 7 de la chambre de refroidissement et constitue un corps creux -cylindrique en forme de tambour entouré par l'enveloppe 6.Un garnissage d'isolation 5 remplit l'espace compris entre la cloison 1 de la chambre de chauffage et l'enveloppe 6. La chambre de chauffage consiste donc en principe en une cornue d'alliage réfractaire et ne comporte aucune bride ni aucun orifice d'admission destiné à se raccorder à un système assurant la marche du four. La fabrication est donc simple, ne nécessite aucun soudage compliqué et ce mode de réalisation ne soulève aucun problème d'étanchéité en service. Des éléments chauffants 2 disposés à l'intérieur de la cloison 1 sont fixés sur un moufle 3 de la manière représentée sur la figure 5. Les éléments chauffants 2 sont par exemple en alliage au chrome et nickel et sont facilement accessibles pour l'entretien, les réparations ou les remplacements, si nécessaire, car le moufle situé à l'intérieur de la chambre de chauffage peut être extrait en entier du four. Les éléments chauffants 2 permettent de porter la température dans le four à plus de 7600C, Des consoles 28 fixées sur le moufle 3 ont une orientation aRproximativement radiale et supportent entre eux les éléments chauffants 2 de la manière -représentée sur la figure 5. Les fils électriques de connexion aux éléments chauffants et éventuellement aussi à des thermo-élé:nents passènt dans un tuyau 29 disposé à la partie supérieure et intérieure de la chambre de chauffage 20 et passant dans la chambre de refroidissement 21 de manière qui sera décrite plus bas. La chambre de refroidissement 21 est équipée d'une tubulure 8 par laquelle passent les fils électriques de connexion aux éléments chauffants 2 ainsi qu'aux thermo-éléments et comporte dans son enveloppe ainsi que sur sa cloison 7 une autre tubulure 10 de raccord à l'échangeur de chaleur. Finalement, la chambre de refroidissement est raccordée à un système de pompage 9 tel que représenté sur la figure 4. Des serpentins 30 sont disposés sur un moufle 11 à l'intérieur de la chambre de refrcidissement et peuvent être démontés facilement tous ensemble si nécessaire. La chambre de refroidissement 21 est obturable du côté extrême opposé à celui de la chambre de chauffage 20 par un couvercle rabattable (voir figure 4) qui permet donc de charger et de décharger le four par l'ouverture 26. Le couvercle d'obturation 17 est en forme de cloche et se caractérise par un prolongement 31 situé dans l'axe principal et destiné à former avec le couvercle 17 en cloche un lagement'éléments du four décrits plus bas. Un élément obturateur 12 de séparation des chambres 20 et 21 de chauffage et de refroidissement coopére avec un anneau 13 étanche au vide et fixé sur la cloison 1 de la chambre de chauffage. Cet anneau 13 est formé d'un élément creux de section trapézoldale et rempli d'un garnissage d'isolation, par exemple de laine minérale. Le tuyau 29 mentionné plus haut et logeant les fils de connexion électrique aux éléments chauffants 2 passe dans l'anneau 13 étanche au vide. L'élément obturateur 12 se compose d'un corps creux 33 fixé sur une plaque circulaire 32 de support et rempli par exemple de laine minérale, ce corps comportant au centre une traversée destinée à un arbre 34 d'un moteur 19 de commande d'un ventilateur 22. Celui-ci se trouve sur le côté chambre de chauffage de l'élément obturateur 12 et coopère avec des déflecteurs 23 supportés par cet élément 12, le moteur de transport 18 étant supporté essentiellement par la plaque 32 du côté de la chambre de refroidissement. Des rails 24 longeant la totalité du four et montés sur des profilés 25 supportent le chariot de chargement 16 ainsi que l'élément obturateur 12 qui peuvent rouler sur eux. Ce chariot comporte à cette fin des paires de roues 35 et 36 et l'élément obturateur 12, des paires de roues 14 et 15. Le chariot 16 et l'élément obturateur 12 peuvent être attelés par un crochet amovible 37, de sorte que le moteur 18 permet le transport du chariot et de l'obturateur. Une charge 4, par exemple un panier de chargement,se trouve sur le chariot 16. Le chariot 16 supportant un chargement 4 est ramené à la fin d'un traitement de revenu de la position initiale représentée sur la figure 1 dans la chambre de refroidissement 21 sur les rails 24. Ce chariot 16 est relié à cet effet par le crochet 37 à ltélément obturateur 32 qui est mû par le moteur 18. Ce moteur 18 est ensuite mis en marche et l'élément obturateur 12 est transporté avec le chariot 16 dans la chambre de refroidissement 21 pour être mis à la position représentée en lignes brisées sur la figure 1. Les rails 24 se prolongeant jusque dans le couvercle d'obturation 17, l'élément obturateur peut se placer en grande partie dans le logement de ce couvercle. La partie arrière du moteur 19 du ventilateur se trouve alors dans le prolongement 31. Il faut ouvrir le couvercle 17 et l'écarter du four avec l'élément obturateur 12 pour le déchargement et bien entendu aussi pour le chargement. La partie droite des rails 24, dans la représentation du dessin, doit être séparée à cette fin du reste de ces rails. Un dispositif de blocage à fin de course prévu par ailleurs à cette fin sur les rails dans la chambre de refroidissement dégage le chariot 16 de l'attelage en relevant le crochet-37 lorsque ces éléments sont en fin de course. Le dégagement et la remise en prise du crochet 37 sont commandés par le couvercle d'obturation 17, ce crochet étant automatiquement mis en prise lorsque le couvercle est fermé et étant automatiquement débloqué lorsque ce couvercle est ouvert. Il est alors possible d'extraire le chargement 4 du four et d'effectuer un nouveau chargement. Pendant les périodes de chargement et de déchargement, la chambre de chauffage 20 est séparée de la chambre de refroidissement 21 par le déflecteur 23 fixé sur le chariot 16 et coopérant.avec l'anneau 13 étanche au vide et avec les joints de la chambre de chauffage 20. Ainsi, la chambre de chauffage 20 peut toujours être maintenue en température, c'est-à-dire aussi pendant le cycle de refroidissement, les économies d'énergie et de temps pouvant ainsi être effectuées étant considerables. Un autre avantage du four décrit selon l'invention est que la cloison métallique des chambres- permet une mise sous vide simple par une petite pompe. Ainsi, non seulement la structure du four, mais aussi son exploitation sont extrêmement rentables. Dans son ensemble, un cycle de traitement peut être plus court qu'avec les fours de l'art antérieur en raison de la brièveté des durées du préchauffage et de la mise sous vide. De plus, les résultats du traitement de revenu des aciers fortement alliés sont excellents, c'est-à-dire que ce traitement ne provoque aucune oxydation. REVENDICATIONS 1. - Four de traitement thermique de pièces, en particulier four sous vide de recuit blanc d'aciers à outils, ledit four, qui comprend une chambre de chauffage et une chambre de refroidissement, étant caractérisé en ce que la cloison (1) de la chambre de chauffage est entourée à distance d'une enveloppe extérieure (6) et un garnissage d'isolation (5) est disposé dans l'espace séparant cette cloison (1) et cette enveloppe (6), la chambre de chauffage (20) ne renfermant aucune substance absorbant et/ou contenant de l'humidité et des gaz. 2. - Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de chauffage (20} et la chambre de refroidissement (21) sont dans le prolongement coaxial l'une de l'autre et sont séparées par un élément obturateur (12) à isolation thermique. 3. - Four selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la cloison (1) de la chambre de chauffage, qui est en une pièce avec la cloison (7) de la chambre de refroidissement est conformée en cornue, un couvercle d'obturation (17) étant destiné à fermer l'ouverture de chargement et de déchargement (26) située sur une face extrême, tandis que l-'autre face extrême, qui est de préférence du côté de la chambre de chauffage, est fermée. 4. - Four selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'élément obturateur (12) est transportable d'une extrémité à l'autre de la chambre de refroidissement (21). 5. - Four selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément obturateur (12) est constitué d'un corps creux à cloison double, étanche au vide et contenant un garnissage d'isolation. 6. - Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit élément obturateur (12) supporte du côté de la chambre de refroidissement un moteur de transport (18). 7. - Four selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ltélément obturateur (12) comporte du côté de la chambre de chauffage des déflecteurs (23) ainsi qu'un dispositif de mise en circulation de l'atmosphère, en particulier un ventilateur (22). 8. - Four selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'un anneau étanche au vide (13) et constitué d'un corps creux renfermant un garnissage d'isolation est disposé entre l'élément obturateur (12) et la cloison (i) de la chambre de chauffage. 9. - Four selon l'une quelconque des revendIcations 1 à 8, caractérisé en ce que le chargement et le déchargement s'effectuent au moyen d'un chariot (16) roulant sur des rails (24) sur lesquels l'élément obturateur (12) peut aussi rouler en étant attelé audit chariot (15). 10. - Four selon la revendication 9, caractérisé en ce que le couvercle d'obturation (17) loge l'élément obturateur (12) arrivé à sa position extrême à laquelle il est dételé du chariot (16), cet élément obturateur (12) pouvant être rabattu avec le couvercle d'obturation (17) afin de libérer ltou- verture de chargement et de chargement (26). 11. - Four selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'un déflecteur (23) fixé à l'extrémité du chariot (16) située du côté de la chambre de chauffage forme un obturateur entre cette chambre de chauffage (20) et la chambre de refroidissement (21) lorsque ce chariot (16) est en position à l'intérieur de cette chambre de refroidissement (21).