Brevet FR2446457A1 — publié le 19800808

Procédé de traitement en continu par diffusion de pièces de métal et four à moufle pour la mise en oeuvre du procédé L'invention a pour objet un procédé de traitement en continu par diffusion, de pièces de métal, dans un four à moufle, dans lequel les pièces de métal sont acheminées à travers une atmosphère de gaz chaud. Elle a également pour objet un four à moufle, pour la mise en oeuvre du procédé, qui comprend un moufle en forme de tunnel dont les deux extrémités présentent respectivement une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie des pièces de métal à traiter, une surface de support et un dispositif de transport disposé sur cette surface. On sait que l'on peut soumettre des pièces de métal à un traitement en continu par diffusion, dans un four à moufle continu, ceci afin d'améliorer certaines propriétés mécaniques. Les paramètres influençant le procédé sont: a) les éléments migrateurs contenus dans la phase solide, ctest-à-dire le carbone3 l'oxygène3 l'azote; b) les éléments gazeux constitués par des gaz formés par combinaison des éléments migrateurs, ainsi que par combinaison de ces éléments avec lthydrogène. Ce sont le monoxyde de carbone, l'ammoniac, l'hydrogène, la vapeur d'eau, etc.; c) la phase solide constituée par un métal. Dans le cas de la présente invention il s'agit surtout de métaux ferreux compris dans la gamme allant du fer pur à l'acier rapide ainsi que les fontes et pièces frittées. Pour les métaux non ferreux on peut considérer les laitons, titane, etc. Les fours-à moufle continus connus et utilisés à cette fin, présentent une chambre chauffée, étanche aux gaz et dans laquelle'les pièces de métal posées sur une bande transporteuse sont soumises à l'action d'un gaz déterminé. On sait en outre que les produits à traiter doivent être soumis à des diffusions dont l'intensité varie selon la zone du four, c'est-à-dire que par exemple certaines pièces doivent recevoir relativement beaucoup de carbone dans le premier secteur du four, ces pièces absorbant de moins en moins de carbone lorsqu'elles traversent le four et étant même dans certains cas, soumises à une décarburation dans la dernière zone. Dans les procédés connus, si l'on veut faire agir des gaz différents ou des quantités de gaz différentes dans les zones successives du four, ceci n'est possible qu'en fonctionnement discontinu, les bennes contenant les pièces de métal étant transportées d'une chambre à l'autre. Un autre inconvénient de ces procédés connus réside dans le fait que le gaz parcourt le four dans le sens de la longueur et qu'ainsi toutes les pièces de métal n'entrent pas en contact de la même façon avec le gaz. I1 en résulte que les pièces de métal, suivant qu'elles se situent plus haut ou plus bas dans la benne sont soumises à des diffusions différentes, par exemple en absorbant des quantités différentes de carbone. Le but de la présente invention est l'établisse- ment d'un procédé et d'un four à moufle continu dans lesquels les pièces de métal sont soumises successivement et en fonctionnement continu à différents types et/ou quantités de gaz lors d'un seul passage à travers le four, de manière que toutes les pièces de métal soient pratiquement baignées de la même façon dans les gaz. Selon l'invention, ce but est atteint par la combinaison des caractéristiques définies dans les revendications 1 et 3. Le dessin représente, à titre d'exemple, un mode d'exécution de l'objet de l'invention: La fig. 1 est une vue en perspective schématique d'un four à moufle continu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; La fig. 2 est une vue en coupe verticale à travers la semelle du four, et La fig. 3 illustre de façon schématique l'alimentation en gaz des différents secteurs de la semelle. Le four à moufle continu comprend une sole S montée à demeure sur la partie inférieure d'un moufle 2. Le moufle est en forme de tunnel et comprend deux ouvertures terminales dont l'une pour l'entrée et l'autre pour la sortie des pièces à traiter. Un raccord 3 d'évacuation des gaz est disposé vers le milieu de la partie supérieure du moufle. La sole S, représentée en coupe à la fig. 2, comprend une paroi inférieure 4 dans lequel débouche un tuyau d'amenée des gaz T venant du bas. La paroi inférieure 4 est maintenu à distance d'une paroi supérieure 7, par des organes d'écartement 6, de manière à former un espace de distribution des gaz.La paroi supérieure 7 présente des perforations 9 et une bande de transport 10 est disposée sur cette paroi, cette bande étant un matériau souple perméable aux gaz, et étant par exemple constituée par un treillis d'acier. L'espace délimité entre les parois 4 et 7 est divisé en plusieurs chambres 8, par des parois de séparation 11, ces chambres étant étanches l'une par rapport à l'autre. La sole S se compose ainsi de plusieurs secteurs S1, S2 ... etc. disposés à la suite les uns des autres dans le sens de parcours dans le four. Un tuyau d'amenée des gaz T1, T2 ... etc. débouche dans la chambre de distribution 8 de chacun des secteurs de la semelle, le tuyau T1 ayant été omis sur le dessin pour plus de clarté. Pour alimenter le four en gaz, une conduite commune 12 de gaz porteurs (fig. 3) est prévue, laquelle est alimentée par un réservoir non représenté. Les chambres 8 des différents secteurs de la sole S1, S2 ... etc. sont alimentées en gaz par un débitmètre 13, une conduite de liaison 14, des débitmètres 15, 16 et 17 et des conduites Cl, , C2 ... etc. Des debitmètres supplémentaires 15a, 16a, 17a, débouchent également dans les conduites C2, C3, C, ceci comme représenté à la fig. 3, ces débitmètres supplémentaires étant alimentés en gaz d'apport réactifs spéciaux. Suivant le choix de ces gaz d'apport, on peut obtenir dans les conduites C1, C2 ... des gaz de compositions différentes de sorte que les secteurs S1, S2 ... de la sole sont également alimentés par des gaz différents. Le raccord 3 d'évacuation des gaz est relié à la conduite générale 12 du gaz porteur par l'intermédiaire d'une conduite de recyclage 18 coopérant avec un filtre à gaz 19. Le four à moufle continu décrit fonctionne de la façon suivante: La bande transporteuse 10 en mouvement continu reçoit les pièces å traiter par l'ouverture d'entrée et les déplace ainsi à travers le moufle 2. Les pièces sont par exemple chauffées à 900 OC à travers les différents secteurs S1, S2 ... en même temps qu'elles sont soumises au gaz qui est distribué de façon régulière à travers les perforations 9. Comme représenté à la fig. 2, toutes les pièces P entrent en contact avec le gaz, ce qui assure une diffusion intense et homogène. Lorsque les pièces se déplacent à travers le four, elles sont soumises à l'effet de gaz de compositions différentes, dépendant du choix des gaz d'apport, par exemple des gaz qui présentent une teneur en carbone allant en diminuant, les pièces continuant à être en contact de tous côtés avec les gaz et à être transportées de façon continue. Les gaz s'écoulant vers le haut en étant dis tribués une seconde fois par les mailles du dispositif de transport 10, sont soumis à un intense mouvement moléculaire autour des pièces P, ce qui favcrise l'interaction gaz-solide. Après avoir traversé les pièces de métal, le gaz est aspiré dans la partie supérieure du moufle 2 par le raccord 3, puis est reconduit dans l'alimentation principale du gaz porteur (conduite 12) après avoir été purifié dans un filtre à gaz 19. Ceci entraîne une économie importante en gaz porteur. Le gaz porteur recyclé ne renferme pratiquement plus aucune substance réactive de diffusion étant donné qu'elles ont été absorbées par les pièces de métal P, d'une part, et craquées par les températures élevées du four, d'autre part. Les quantités de gaz amenées au four sont choisies avantageusement de façon que l'air ne puisse pas pénétrer dans le moufle. Les pieces P qui ont été traitées tombent finalement, après la sortie du moufle 2, dans un récipient de trempe ou sont refroidies sous atmosphère à la température ambiante. Grâce à la purification des gaz de sortie dans le filtre à gaz l9,on obtient une atmosphère de diffusion absolument propre lors de la réintroduction des gaz dans les secteurs de la semelle. I1 est clair pour les hommes du métier, que la forme d'exécution décrite peut être modifiée de différentes façons sans sortir du cadre de l'invention; ainsi il serait évidemment possible de remplacer la plaque de fond 2 présentant les perforations 9 par une plaque poreuse qui assurerait également une distribution régulière des gaz. Le transport des pièces métalliques P peut se faire de différentes manières. La bande de transport 10 peut se déplacer, comme il a été décrits d'une façon continue ou discontinue, sur une sole stationnaire, par exemple la base du four, munie de trous de passage de gaz. I1 sera pourtant aussi possible d'imposer à la sole un mouvement de va et vient et d'accoupler la bande transporteuse à la sole mobile d'une telle façon que la bande transporteuse sera entraînée pendant le déplacement vers l'avant, mais restera immobile pendant le recul de la sole. I1 serait d'ailleurs aussi possible de faire entrer les gaz par le haut du four et de les évacuer, après avoir balayé les pièces, par le bas. Revendications 1. Procédé de traitement en continu par diffusion, de pièces de métal dans un four à moufle dans lequel les pièces de métal sont acheminées à travers une atmosphère de gaz chauds, caractérisé en ce que les pièces de métal sont acheminées successivement à travers différentes zones du four à moufle, lesquelles zones sont alimentées en gaz de quantités et/ou de natures différentes, les gaz étant amenés de manière à passer entre les pièces de métal en mouvement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz est introduit dans une zone située en dessous des pièces, le gaz contenu dans l'espace situé au-dessus des pièces de métal étant aspiré, filtré et ré- utilisé pour l'alimentation du four. 3. Four à moufle pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un moufle en forme de tunnel dont les deux extrémités présentent respectivement une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie des pièces de métal à traiter, une surface de support et un dispositif de transport disposé sur cette surface, caractérisé en ce que la zone de passage des pièces est divisée en plusieurs secteurs (S2, S3...) reliés chacun à une source de gaz individuelle, par une conduite de gaz séparée (T2, T3...), le tout de manière que les pièces de métal (P) traversant le four soient soumises successivement à différents traitements par diffusion, ceci en fonction du type et/ou de la quantité de gaz choisis. 4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une sole (S) stationnaire ou animée d'un mouvement de va et vient et portant le dispositif de trans port (10) est divisée en plusieurs secteurs (S1, S2...) par des parois de séparation perpendiculaires à l'axe longitudinal du four et en ce que chacun des secteurs de la sole comprend une chambre (8) pour recevoir et distribuer le gaz et au moins une conduite de gaz séparée (T2, T3...) et en ce que la paroi de séparation (7) de la chambre (8) adjacente au dispositif de transport (10) présente des trous (9) pour le passage du gaz. 5. Four selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chacun des secteurs (S1, S2...) de la sole (S) est relié à une source de gaz porteur (15, 16, 17) et, éventuellement 5 à une conduite d'alimentation (15a, 16a, 17a) en gaz réactif, et en ce que l'espace supérieur du moufle est relié à une source de gaz porteur (12), par une conduite de recyclage (18) et un filtre à gaz (19).