Brevet FR2487492A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un four pour traitement thermique ou thermochimique en continu de métaux, tel qu'un traitement de revenu ou même de nitruration. D'une manière générale, on sait que le traitement de revenu de mentaux tels que l'acier à pour but de modifier la structure très instable du métal engendrée par la trempe en échauffant le métal qui, dès 100 C, commence à libérer le carbone emprisonné dans le réseau qui se dépose ensuite aux joints des grains de fer lorsque la température stélbve aux alentours de 3000C, D'une façon plus précise, le cycle thermique utilisé pour effectuer un traitement de revenu comporte généralement - un réchauffage Jusqu'à une température déterminée mais inférieure au point de transformation Aci - un ou plusieurs maintiens à une ou plusieurs températures déterminées, - un refroidissement Jusqu'à la température ambiante par un mode approprié. Le traitement de nitrati.on consiste quant à lui à créer sur les pièces une couche durcie par incorporation d'azote provenant de la dissociation d'un courant de gaz ammoniac passant sur la pièce dans un four électrique maintenu à une température d'environ 9250C, un tel traitement pouvant avoir une durée variant de quelques heures à quelques Jours. Il est clair que les phases opératoires de ces traitements doivent entre adaptées à la nature des pieces à traiter et à la composition du métal qui les constitue. I1 est donc bien souvent nécessaire de réaliser des fours spécialement conçus et étudiés en fonction des pièces que l'on désire traiter. Ltinvention a donc pour but de rationaliser la conception de ces fours de manière à éviter d'avoir à effectuer, pour chaque cas d1espèce, une étude complète de réalisation du four. Elle propose à cet effet un four de traitement thermique ou thermochimique en continu réalisé par une combinaison d'éléments modulaires (ou modules) de chauffage ou de refroidissement, appropriée à la nature du traitement à effectuer. Selon l'invention, chaque élément modulaire comprend essentiellement une enceinte métallique revêtue à l'intérieur d1une couche en matériau thermiquement isolant délimitant un volume interne à l'intérieur duquel se trouvent disposés - des moyens de transfert, situés dans la partie inférieure, et qui permettent un déplacement axial des éléments de support des pièces à traiter, - des éléments de chauffage ou de refroidissement disposés latéralement, d'un coté de l'élément modulaire, - une turbine de ventilation située à la partie supérieure de l'élément modulaire, et - des parois déflectrices permettant de guider la circulation de gaz à l'intérieur de l'élément modulaire. Chacun de ces éléments modulaires qui est destiné à effectuer une phase de traitement est raccordé à l'élément suivant, soit directement, dans le cas où les deux phases de traitement sont de même nature (chauffage et maintien en température) soit par l'intermédiaire d'une porte d'isolation thermique dans le cas où les phases de traitement sont de nature différente (chauffage et refroidissement). Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas où le traitement thermique s'effectue sous une atmosphère différente de l'air ambiant, la structure de four composée par la combinaison des susdits éléments modulaires est disposée à l'intérieur d'une enceinte étanche munie à chacune de ses extrémités d'un sas permettant respectivement l'accès et la sortie des pièces à traiter sans modifier l'atmosphère qui règne à l'intérieur de ladite structure, ces sas étant équipés d'un système de pompage respectif. Dans ce cas, la susdite enceinte peut être connectée à un circuit permettant de réaliser l'atmosphère souhaitée par exemple un circuit de distribution de N2. Selon une autre caractéristique de l'invention, le susdit sas de sortie peut présenter une structure similaire à celle d'un élément modulaire équipé de moyens de refroidissement et, bien entendu, de porte étanches d'entrée et de sortie. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ciaprès, à titre d'exemple non limitatif,avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente en coupe verticale transversale schématique un module de four selon l'invention, La figure 2 est une coupe horizontale schématique d'un four réalisé à l'aide de modules tels que celui représenté figure 1 et pouvant convenir pour les traitements en continu de revenu et de nitruration. Avec référence à la figure 1, le module de four se compose essentiellement d'une enceinte métallique tubulaire 1 montée sur une structure de support 2. Cette enceinte 1 est revêtue,à l1intérieur,par une couche épaisse 3 en matériau thermiquement isolant se présentant sous la forme d'un manchon cylindrique. A l'intérieur du volume délimité par cette couche 3, se trouvent disposés - des moyens de transfert 4 occupant la partie inférieure du four et qui permettent un déplacement axial des éléments de support 5 des pièces à traiter (charge 6), - des éléments de chauffage tels que des résistances électriques 7 disposées latéralement d'un côté du four, - une turbine de ventilation 8,actionnée par un moteur 9, située à la partie supérieure du four, et - des parois déflectrices permettant de guider la circulation du gaz à l'intérieur du four,à savoir, au moins une paroi verticale 11 parallèle aux éléments de chauffage et disposée à proximité de ceux-ci et une paroi supérieure horizontale 12 présentant au droit de la turbine 8 un évidement 13 pour le passage du courant de gaz engendré par la turbine 8. Ces parois déflectrices 11, 12 délimitent avec les éléments de transfert 4, 5 un volume de section sensiblement rectangulaire à l'intérieur duquel peuvent être amenées et extraites les charges à traiter 6. A l'intérieur de ce volume, les charges 6 sont chauffées grâce au courant de gaz produit par la turbine 8, qui après s'être échauffé au contact des résistances de chauffage 7 est dirigé sur les charges à traiter 6 au travers de l'ouverture 13. Bien entendu, dans le cas où le module de four est destiné à assurer une phase de refroidissement, les éléments de chauffage sont remplacés par des éléments de refroidissement tels que des échangeurs véhiculant un fluide de refroidissement. Ainsi en effectuant une combinaison Judicieuse des modules de four précédemment décrits, il est possible d'obtenir un four de traitement parfaitement adapté à la nature des pièces à traiter et au type de traitement que lton désire effectuer. Le four ainsi obtenu présente une structure tubulaire formée par une succession de modules de chauffage et de refroidissement. Dans le cas où le traitement doit s'effectuer dans une atmosphère autre que l'air ambiant, les divers modules en groupe de modules sont disposés à l'intérieur d'une enceinte étanche 10 (figure 2) dont l'accès et la sortie s'ef fectnent par l'intermédiaire de sas équipés de dispositifs de pompage non représentés. Par ailleurs, les divers modules ou groupes de modules peuvent être thermiquement isolés les uns des autres au moyen d'éléments de cloisonnement et de portes réalisés en un matériau thermiquement isolant. Dans l'exemple représenté figure 2 le four est destiné à effectuer un traitement de revenu sous atmosphère de N2 sur des pièces telles que des paquets de lames de scie à métaux disposés à plat sur des éléments de supports mobiles. Ce four comprend tout d'abord un sas d'entrée 15 équipé d'un dispositif de pompage, suivi d'un poste de chauffage et de maintien à une température d'environ 5500C, constitué par deux modules 16, 17 du type de celui représenté figure 1. L'accès et la sortie de ce poste sont respectivement commandés par des portes thermiquement isolantes 18, 19. A la suite de ce poste de chauffage et de maintien en température est disposé un poste de refroidissement 20 dont l'accès est commandé par la porte 19 et la sortie est commandée par une porte thermiquement isolante 21. Le four comprend ensuite un nouveau poste de chauffage et de maintien à une température d'environ 550 C (modules 22 et 23) qui est accessible par la porte 21 et dont la sortie est équipée d'une porte 26. La sortie du four s'effectue par l'intermédiaire d'un sas de sortie 25 qui consiste en un module de refroidissement qui comprend en outre des portes étanches d'accès 26 et de sortie 27 ainsi qu'un système de pompage. Par ailleurs, afin de permettre un fonctionnement continu du four, on prévoit un système de transfert extérieur comprenant - un poste de stockage 28, 29 des supports mobiles 5 à l'entrée et à la sortie du four, par exemple d'une capacité de trois supports 5, et - un dispositif permettant le transfert du poste de stockage 29 disposé à la sortie du four à celui disposé à l'entrée du four 28. Le fonctionnement du four précédemment décrit s'établit comme suit. En régime permanent le four contient sept éléments de support 5 des pièces à traiter, à savoir - deux éléments de support 5 respectivement disposés dans les sas d'entrée 15 et de sortie 25, - deux éléments de support 5 respectivement disposés dans les modules du poste de chauffage et de maintien en température 16, - d'un élément de support 5 disposé dans le poste de refroidissement 20, et - deux éléments de support 5 respectivement disposés dans les modules du poste de chauffage et de maintien en température 23. Le transfert des éléments de support à 11 intérieur du four s'effectue par stades successifs aux cours desquels, chaque élément de support 5 vient occuper la place de celui qui le précède. La période entre chacun de ses stades de transfert correspond à une unité de trai tement. Ainsi, si l'unité de traitement est égale à 60mn au cours d'un cycle de traitement, les éléments de support resteront :60 mn dans le sas d 'entrée 15, 120 mn dans le poste de chauffage et de maintien en température 16, 60 mn dans le poste de refroidissement 20; 120 mn dans le poste de chauffage et de maintien en température 23, et 60 mn dans le sas de sortie 25 où s'effectue le dernier refroidissement. Un tel cycle implique que toutes les 60 minutes une charge est défournée et une nouvelle charge est entour- née. Bien entendu, il convient de purger les sas d'entrée 15 et de sortie 25 avant leur chargement et déchargement respectifs. REVENDICATIONS 1.- Four de traitement thermique ou thermochimique en continu de métaux, caractérisé en ce qu'il est réalisé par une combinaison d'éléments modulaires appropriée à la nature du traitement à effectuer, chaque élément modulaire comprenant une enceinte métallique revêtue à l'intérieur d'une couche en matériau thermiquement isolant 3 délimitant un volume interne à l'intérieur duquel se trouvent disposés - des moyens de transfert 4, situés dans la pavie inférieure, et qui permettent un déplacement axial des éléments de support 5 des pièces à traiter, - des éléments de chauffage 7 ou de refroidissement disposés latéralement, d'un côté de l'élément modulaire, - une turbine de ventilation 8 située à la partie supérieure de l'élément modulaire, et - des parois déflectrices 11;12 permettant de guider la circulation de gaz à l'intérieur de l'élément modulaire. 2.- Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun de ces éléments modulaires qui est destiné à effectuer une phase de traitement est raccordé à l'élé- ment suivant, soit directement, dans le cas où les deux phases de traitement sont de même nature (chauffage et maintien en température) soit par l'intermédiaire d'une porte d'isolation thermique 18, 19, 21, 24 dans le cas où les phases de traitement sont de nature différente (chauffage et refroidissement). 3.- Four selon l'une des revendicatipns précédentes, caractérisé en ce que dans le cas où le traitement thermique s'effectue sous une atmosphère différente de l'air ambiant, la structure de four composée par la combinaison des susdits éléments modulaires est disposée à l'intérieur d'une enceinte étanche 10 à chacune de ses extrémités d'un sas 15, 25 permettant respectivement l'accès et la sortie des pièces à traiter sans modifier l'atmosphère qui règne à l'intérieur de ladite structure ces sas 15, 25 étant équipés de systèmes de pompage respectifs. 4.- Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au moins un des éléments modulaires peut être connecté à un circuit permettant de réaliser l'atmosphère souhaitée, par exemple un circuit de distribution de N2. 5.- Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit sas de sortie peut présenter une structure similaire à celle d'un élément modulaire équipé de moyens de refroidissement et, bien entendu, de portes étanches 26, 27 d'entrée et de sortie.