Brevet FR2487491A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un four à passage sous vide pour le traitement thermique ou thermochimique en continu de métaux. Elle a plus particulièrement pour objet, mais non exclusivementwun four destiné à la trempe en continu, de pièces en acier rapide telles que des lames de scie à métaux. D'une manière générale, on sait que le traitement de trempe consiste à soumettre le métal à un cycle thermique comprenant successivement - un chauffage au cour duquel on élève le métal à une température de l'ordre de 1 200 C et un maintien à cette température, et - un refroidissement suivant un mode convenable de la température de trempe à une température plus basse pouvant être différente de la température ambiante. A l'heure actuelle, le milieu de chauffage utiHsé pour effectuer la trempe de pièces telles que des lames de scie b métaux, consiste en des bains de sels fondus. Cette solution qui permet d'obtenir des bons résultats présente cependant un certain nombre d'inconvénients - Les bains de sel réagissent avec le métal et sont souvent supercarburants, - Ils sont le siège de dégagements gazeux très toxiques (scianates) et sont donc excessivement polluants. En outre cette technique est coûteuse en énergie. Ltinvention a donc pour but de supprimer ces incon- vénients. Elle propose à cet effet un four de traitement thermique à passage sous vide, dans lequel le chauffage s'effectue par rayonnement au moyen de résistances électriques. D'une façon plus précise,ce four comprend essentiellement - une enceinte à l'intérieur de laquelle on peut réaliser un vide relatif et qui communique à l'extérieur grâce à un sas d'entrée et un sas de sortie. - un moufle calorifuge , de forme tubulaire, stéten- dant à l'intérieur de l'enceinte entre le sas d'entrée et le sas de sortie, ce moufle comprenant, dans sa partie inférieure, une ouverture longitudinale s s'étendant d'une extrémité à l'autre, et, à l'intérieur, de part et d'autre de ladite ouverture, deux séries respectives d'éléments de chauffage, ce moufle étant en outre équipé, à chacune de ses extrémités, de cloisons mobiles calorifuges commandant son accès et sa sortie. - des éléments de support de charges, mobiles le long d'un chemin de transfert disposé dans la partie inférieure de ltenceinte, auwdessous de l'ouverture longitudinale du moufle , et qui comprennent chacun, dans leur partie supérieure, un socle en matière réfractaire, équipé de moyens de support et/ou de fixation des pièces à traiter, et dont la forme et les dimensions sont prévues de manière à ce qu'ils puissent réaliser, par leur juxtaposition, une sole venant obturer, de façon étanche à la chaleur, l'ou- verture longitudinale du moufle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le susdit sas de sortie est équipé d'un dispositif permettant de réaliser une phase de refroidissement par exemple celle d'un traitement de trempe. Par ailleurs, le susdit moufle peut en outre comprendre au moins une cloison mobile calorifuge, divisant son volume interne en deux chambres, dont lune sert au préchauffage des pièces et l'autre sert à les porter à la température de traitement (température de trempe). Bien entendu, le four précédemment décrit peut comprendre, à l'extérieur, un dispositif effectuant le transfert des éléments de support de charge de la sortie du four jusqu'à son entrée. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le cas du traitement thermique ou thermochimique de lames de scie à métaux, on dispose ces lames en paquets dans lesquels nulles sont superposées en configuration tête boche entre deux plaquettes de support telles que deux plats métalliques, de longueur supérieure à la longueur desdites lames, de manière à ce qu'elles dépassent d'un côté du paquet. Pour solidariser les éléments constituant ces paquets, on peut avantageusement utiliser les perçages qui sont habituellement ménagés à chacune des extrémités des lames. Dans ce cas, on prévoit sur les deux plaquettes de support des perçages correspondants et on effectue la liaison par exemple au moyen d'une ligature à l'aide de fils métalliques. Les extrémités des plaquettes de support dépassant des piquets sont desti * s à venir se piquer dans les logements ménagés dans la face supérieure du socle des susdits éléments de support. Il est à noter que dans le cas ou le susdit socle est réalisé en graphite , les susdits logements peuvent être équipés de manchons en coranique. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une coupe horizontale schématique d'un four de trempe pour lames de scie, avec son système de transfert extérieur La figure 2 est une coupe verticale schématique, à plus grande échelle du four représenté figure 1 Les figures 3 et 4 représentent en coupe verticale transversale (figure 3) et en coupe verticale longitudinale (figure 4) la partie supérieure d'un socle dans lequel sont piqués des paquets de lames de scie La figure 5 est une vue de dessus de la face sup4- rieure du socle représenté figures 3 et 4. Avec référence aux figures 1 et 2, le four de trempe comprend une enceinte extérieuw tubulaire 1 sensiblement cylindrique portée par une structure 2,et dont ltentrée et la sortie sont commandées par deux sas 4 respectifs équipés de moyens de pompage de manière à ce que l'on puisse réaliser, à l'intérieur de l'enceinte 1, un vide relatif tout en pouvant charger et décharger le four.A ltintérieur de cette enceinte 1, qui peut comprendre, comme représenté, une double paroi 1', 1 n avec circulation d'eau intermédiaire, est disposé un moufle tubulaire 5 en un matériau réfractait tel que des fibres de céramique, qui présente une section en forme de U inversé, avec de légers retours 6 au niveau des extrémités libres des branches du U, qui délimitent une ouverture longitudinale 7 s'étendant d'une extrémité à 1 autre du moufle 5. Ce moufle 5 est équipé à chacune de ses extrémités ainsi que dans une région intermédiaire, deúne cloison transversale mobile 8, 9, 10 en un matériau réfractaire. Par ailleurs, de part et d'autre de la fente longitudinale 7, et à l'intérieur du moufle 5sont disposées deux séries respectives de résistances électriques de chauffage 11, 11 par exemple en graphite. Les cloisons 8, 9, 10 délimitent donc à l'intérieur du moufle 5 deux chambres thermiquement isolées, à savoir une chambre de préchauffage 13, située du caté du sas accès 3 et une chambre de chauffage 14 dans laquelle les pièces sont portées à la température de trempe, du côté du sas de sortie 4. L'enceinte 1 porte dans sa partie inférieure, en dessous de l'évidement longitudinal 7 du moufle 5, un chemin de transfert 15 sur lequel viennent rouler les éléments de support 16 des pièces. Ces éléments de support 16 comprennent plus particulièrement, dans leur partie inférieure une structure de chariot 17 munie de roues 18 ou de galets, et dans leur partie supérieure, un socle 19 par exemple en graphite destiné à recevoir les lames de scie 20 à traiter. Ces socles 19 comprennent deux bordures latérales présentant un profil de forme complémentaire à celui des parois de ltouverture longitudinale 7 du moufle 5, au travers duquel ils pénètrent. Disposés bout à bout, ils constituent donc la sole du four et permettent ainsi d' isolerthermiquement le volume intérieur du moufle 5 du milieu extérieur (à l'intérieur de l'enceinte 1). Une telle disposition présente deux avantages essentiels consistant en ce que - les organes de roulage des éléments de support 16 se trouvent situés dans une partie froide du four (à 1'extérinr du moufle 5)et peuvent être réalisés à l'aide de matériaux traditionnels peu coûteux. Les déperditions thermiques sont réduites au minimum du fait que les éléments de chauffage 11, 11 n'ont à chauffer que les pièces à traiter et que par ailleurs le volume interne du moufle peut être réduit au strict minimum, compte tenu des dimensions des pièces à traiter. Avec référence aux figures 3, 4 et 5, les socles 19 comprennent, débouchant sur leur face supérieure, deux séries de logements 22 munis de manchons en céramique 23, dans lesquels viennent se piquer les paquets de lames de scie 20. Ces paquets sont réalisés par un empilage de lames de scie 20 en configuration tête boche réalisé entre deux plats métalliques 23, 24 et qui présentent une partie 25 dépassant d'un caté dudit empilage. Ces plats 23, 24 comprennent chacun deux perçages correspondant aux perçages des lames de scie 20 de manière à solidariser le paquet par exemple au moyen de ligatures 26 passant au travers des perçages des plats 23, 24 et des lames de scie 20. Une fois réalisés, ces paquets peuvent venir se piquer comme représenté figures 3 et 4 par les parties 25 des plats 23, 24 dans les manchons 23 dont sont équipés les logements 22. Le sas 4 de sortie du four est équipé pour effectuer une phase de refroidissement en milieu gazeux et comporte à cet effet un échangeur et un bloc-turbine extérieur non représentés. Par ailleurs, afin de permettre un fonctionnement continu du four, on prévoit un système de transfert extérieur comprenant - un poste de stockage 27, 28, de stockage des éléments de support 16 disposés a' l'entrée et à la sortie du four, par exemple d'une capacité de six éléments de transport,et - un dispositif 29 permettant le transfert du poste de stockage 28 disposé à la sortie du four à celui 27 disposé à l'entrée du four. Le fonctionnement de ltensemble précédemment décrit s'établit comme suit En régime permanent, le four contient six éléments de support 16 munis de leurs paquets de lames de scie 20, a' savoir - deux éléments de support respectivement disposés dans les sas d'entrée 3 3 et de sortie 4, - trois éléments de support 16 dans la chambre de préchauffage 13, et - un élément de support 16 dans la chambre de chauffage 14. Le transfert des éléments de support 16 à l'intérieur du four s'effectue par stades successifs, au cours desquels chaque élément de support 16 vient occuper la place de celui qui le précède. La période entre chacun de ces stades de transfert correspond à une unité de traitement. En conséquence, chaque élément de support 16 restera pendant la durée de trois unités de traitement dans la chambre de préchauffage 13 et au maximum pendant une durée de une unité de traitement dans la chambre de chauffage 14 et dans le sas de sorte 4 où s'effectue la phase de refroidissement (les durées de chauffage et de refroidissement pouvant autre raccourcies). On notera en outre que les opérations de chargement du sas d'entrée 3 et de déchargement du sas de sortie 4 doivent être décalées par rapport au transfert de l'ensemble des charges contenues dans le four de manière à permettre avant le déchargement du sas d'entrée 3 3 et le chargement du sas de sortie 4, de recréer à l'intérieur de ces deux sas un vide suffisant (purge). REVENDICATIONS 1 lour à passage sous vide, pour le traitement thermique ou thermochimique en continu de métaux, caractérisé en cc qu'il comprend - une enceinte t à l'intérieur de laquelle on peut réaliser un vide relatif et qui communique à l'extérieur gracie à un sas d'entrée 3 et un sas de sortie 4, - un moufle 5 calorifuge, de forme tubulaire, stéten- dant à l'intérieur de l'enceinte entrele sas d'entrée et le sas de sortie 4, ce moufle 5 comprenant, dans sa partie inférieure, une ouverture longitudinale 7 s'étendant d'une extrémité à l'autre, et, à l'intérieur, de part et d'autre de ladite ouverture, deux séries respectives d'éléments de chauffage 11 , ce moufle étant en outre équipé, à au moins chacune de ses extrémités, de cloisons mobiles calorifuges 8 10 commandant son accès et sa sortie, - des éléments de support de charges 16, mobiles le long d'un chemin de transfert 15 disposé dans la partie inférieure de l'enceinte 1, au-dessous de ltouverture longitudinale 7 du moufle 5, et qui comprennent chacun, dans leur partie supérieure, un socle 19 en matière réfractaire, équipé de moyens de support et/ou de fixation des pièces à traiter, et dont la forme et les dimensions sont prévues de manière à ce qu'ils puissent réaliser, par leur Juxta- position, une sole venant obturer, de façon étanche à la chaleur, l'ouverture longitudinale 7 du moufle 5. 2.- Four selon la revendication 1tcaractérisX ente que le susdit sas de sortie 4 est équipé d'un dispositif permettant de réaliser une phase de refroidissement par exemple celle d'un traitement de trempe. 3.- Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit moufle 5 comprend en outre au moins une cloison mobile calorifuge 9, divisant son volume interne en deux chambres 13, 14 dont l'une sert au préchauffage des pièces et l'autre sert à les porter à la température de traitement. 4.- Four selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce qussil comprend, à l'extérieur, un dis positif effectuant le transfert des éléments de support de charges de la sortie du four Jusqu'à son entrée. 5.- Four pour le traitement thermique ou thermochimique de lames de scie à métaux selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites lames sont disposées en paquets dans lesquels elles se trouvent superposées et fixées en configuration tête boche entre deux plaques de support 23, 24 qui présentent chacune une partie 25 dépassant d'un cté du paquet, et en ce que lesdites parties 25 viennent se piquer dans des logements 22 ménagés dans la face supérieure du socle 19 des susdits -éléments de support 16. 6.- Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que les susdits logements 22 sont équipés de manchons23, par exemple en céramique. 7.- Four selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le transfert des éléments de support 16 à l'intérieur du four s'effectue par stades successifs au cours de chacun desquels chaque élément de support vient occuper la place de celui qui le précède.