Brevet FR2532659A1 — publié le 19840309

La présente invention a pour objet une machine pour le traitement thermique des marteaux de concassage tel que ceux utilisés dans les broyeurs et autres pièces métalliques soumises à des chocs mécaniques répétés. On sait que de telles pièces doivent présenter en surface une grande dureté pour résister à l'usure et aux contraintes mécaniques et dans le coeur une grande résilience pour absorber les chocs sans risque de cassure. On connaît des méthodes de traitement thermique pour parvenir à ce résultat, (cémentation, trempe superficielle) qui se révèlent couteuses pour le traitement des marteaux de concassage C'est ainsi que d'une manière générale les marteaux de concassage subissent une trempe classique suivie d'un recuit de stabilisation. En application de la méthode précédemment énoncée, l'homme de l'art a mis en oeuvre des fours pour le chauffage des marteaux associés à des moyens de chargement et de déchargement automatique. ta montée en température des marteaux s'effectuant suivant un temps relativement long, l'homme de l'art pour répondre à la demande doit mettre en oeuvre des fours de grande capacité pour chauffer simultanément plusieurs marteaux. Le principal inconvénient de ce genre de four réside dans le fait que la température interne de chacun d'eux est différente d'un point à un autre, ce qui interdit le chauffage des marteaux à température iden- tique De plus, à chaque instant la profondeur de métal atteinte par la température de transformation, c'est-à-dire la température au-delà de laquelle apparaît une modification structurale est différente d'un marteau à un autre. C'est ainsi que pour certains d'entre eux cette température sera loca lisée en surface et que pour d'autre la température de transformation aura atteint le coeur. Comme on le comprend, l'homme de l'art ne peut produire des marteaux de qualité égale, le traitement n'étant pas reproductible. Jusqu'à présent pour pallier à cet inconvénient, l'homme de l'art laisse séjourner les marteaux dans le four suffisamment longtemps en sorte que la température de transformation atteigne leur coeur. De de fait, l'homme de l'art peut produire des marteaux de concassage de qualité égale mais fragiles, le coeur ayant subi les effets de la trempe. De plus, par l'emploi de ces moyens il est impossible de ne traiter seulement que la partie active des marteaux, c'est-à-dire la partie soumise à des chocs mécaniques. On connaît également une méthode permettant de localiser le traitement sur une partie déterminée de la pièce et permettant une monté zen température plus rapide. Cette méthode effectuée jusqutà présent manuellement consiste à chauf fer la partie interessée de la pièce à l'aide d'un chalumeau puis à asperger cette partie d'un liquide de refroidissement. Le principal inconvénient de cette méthode réside dans le fait qu'elle exige pour sa mise en oeuvre un personnel hautement qualifié apte à déduire de la couleur du métal chauffé la température du dit métal. Un autre inconvénient de cette méthode réside dans le fait que la qua lité du traitement thermique sera différente d'une pièce à l'autre. La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients précédemment énoncés par la mise en oeuvre d'une machine apte à assurer le traitement thermique de la partie active des marteaux de concassage tels que ceux utilisé dans les broyeurs de manière telle que celle-ci présente une grande dureté en surface et une bonne résilience dans le coeur et apte à assurer la reproduetibilité de ce traitement pour la production de marteaux d'égale qualité. Un autre but de la présente invention est la mise en oeuvre d'une machine susceptible de réaliser le traitement thermique de chaque marteau à moindre coût et d'une manière plus rapide. A cet effet, la machine selon la présente invention pour le traitement thermique des marteaux de concassage tels que ceux utilisés dans les broyeurs et autres pièces métalliques soumises à des chocs mécaniques répétés du type de celles comportant une unité de chauffage, au moins un dispositif d'introduction et/ou d'évacuation des marteaux de l'unité de chauffage et des moyens pour refroidir brutalement les marteaux après leur évacuation de l'unité de chauffage se caractérise essentiellement en ce qu'elle est dotée d'au moins un chalumeau dans l'unité de chauffage afin de permettre une élévation en température rapide du marteau et des moyens pour maintenir le dit marteau sous la flamme du chalumeau en sorte de permettre un chauffage rapide des marteaux et d'assurer la reproducti bilité du traitement. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un exemple préférentiel de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés en les quels - la figure 1 est une vue d'ensemble de la machine, - la figure 2 est une vue en plan de la machine, - la figure 3 est une vue en perspective de l'unité de chauffage, - les figures 4A et 4B sont des coupes transversales de l'unité de chauffage, - la figure 5 est une coupe longitudinale de l'unité de chauffage, - la figure 6 est une vue schématique des moyens pour maintenir le marteau sous la flamme du chalumeau, - la figure 7 est une vue de détail du dispositif d'introduction et d'évacuation des marteaux de l'unité de chauffage. Telle que représentée, la machine selon l'invention, pour le traite ment thermique des marteaux de concassage I tel que ceux utilisés dans les broyeurs et d'autres pièces métalliques soumises à des chocs répétés du type de celles comportant une unité de chauffage 2, un dispositif 3 d'introduction ou d'évacuation des marteaux 1 de l'unité 2 et des moyens 4 pour assurer le refroidissement brutal des marteaux après leur évacuation de l'unité 2, est dotée d'au moins un chalumeau 5 dans l'unité de chauffage et de moyens 6 pour maintenir un marteau sous la flamme du chalumeau pen dant un temps déterminé dépendant de la profondeur de trempe désirée, o suffisamment bref pour que le coeur du dit marteau ne soit pas porté à la température de transformation, c'est-à-dire la température au delà de laquelle apparaît une modification structurale. L'emploi d'un ou plusieurs chalumeaux permet de localiser le traitement thermique dans la partie active du marteau et permet également une élévation en température rapide de la peau de la dite partie sans atteindre le coeur obtenue par l'emploi comme comburant de l'oxygène pur en remplacement de l'air. De cette façon, la partie active du marteau présente après refroidissement une grande dureté en surface et une grande résilience dans le coeur. Egalement le fait de maintenir chaque marteau sous la flamme du chalumeau pendant une durée déterminée, identique pour chaque marteau permet d'obtenir une profondeur de trempe identique et donc d'assurer la reproductibilité du traitement. Les différents organes de la machine sont portés par un bâti constitué par un socle 7 d'appui au sol et par une structure porteuse 8 montée sur ce socle. Le socle est par exemple constitué par un élément métallique de préfé rence longiligne et tubulaire de section transversale rectangulaire. Ce socle porte le dispositif 3 d'introduction et d'évacuation des marteaux 1 et à une de ses extrémités la structure porteuse de l'unité 2 et des moyens 5. Cette structure est par exemple constituée par une paroi verticale 9 disposée dans le prolongement d'un flan latéral du socle et par une nervure 10 verticale de rigidification de la paroi 9. A cette paroi est fixée de manière amovible l'unité de chauffage 2. Suivant la forme préférentielle de réalisation représentée en figures 1 à 3, l'unité de chauffage est conformée en tunnel en sorte que les marteaux à traiter puissent être introduits et évacués de la dite unité suivant un même mouvement d'avance. L'unité 2 comporte un fourreau 11 fixé de manière amovible à la paroi 9, un coffre 12 monté dans le fourreau et un revêtement réfractaire 13 dans le dit coffre délimitant le tunnel 13A de l'unité 2. De préférence, le coffre 12 est monté de manière amovible dans le fourreau pour faciliter le remplacement du revêtement réfractaire 13 Le fourreau 11 de préférence métallique comporte deux parois horizon tales 14 et 15 au-dessus l'une de l'autre entre lesquelles est monté le coffre 12 raccordées à une paroi verticale 16 d'appui et de fixation à la paroi 9. La paroi 16 est dotée d'une ouverture en regard du tunnel 13A disposée lors du montage de l'unité 2 en correspondance avec une ouverture pratiquée dans la paroi 9 pour l'introduction des marteaux dans la dite unité. De préférence la paroi inférieure 15 est montée sur une plate-forme solidaire de la paroi 9 et du socle 7. La paroi supérieure 14 est dotée de deux rebords 17 verticaux dirigés vers le bas pour caler latéralement le coffre 12. Ce coffre de préférence métallique prend appui par deux mbases horizontales sur la paroi inférieure 15 et est fixée manière amovible à la dite paroi 9 par tous moyens et procédés connus de l'homme de l'art. Dans ce coffre est disposé le revêtement réfractaire 13. De préférence, ce revêtement est constitué par des blocs d'un matériau réfractaire, disposés les uns à côté des autres et liés les uns aux autres par un béton-réfractaire. Selon la forme préférentielle de réalisation, l'unité 2 est montée au dessus du dispositif 3 et comporte une ouverture inférieure longitudinale 18 en correspondance avec une ouverture verticale ménagée dans la paroi 9 pour assurer le passage des marteaux. Cette ouverture est pratiquée dans la paroi inférieure 15 du fourreau 11 en regard du tunnel 13A. Selon une autre forme de réalisation, le dispositif 3 pourra être en partie logé dans la dite unité, celle-ci dans ce cas étant dépourvue d'ouverture 18. De préférence l'unité 2 et donc l'ouverture 18 sont maintenues écartées du dispositif 3 en sorte que seule la partie supérieure des marteaux pénètre dans le tunnel 13A. Bien entendu, les marteaux sont disposés sur le dispositif 3 de manière telle que leur partie active soit tournée vers le haut en sorte que celle-ci soit en contact avec la flamme du ou des chalumeaux. De préférence, la machine est équipée de plusieurs chalumeaux alimentés à partir d'un réseau de distribution, non représenté,en oxygène et en gaz carburant. L'utilisation de l'oxygène pur comme comburant en replacement de l'air permet d'obtenir un gradient de température plus élevé, necessaire au traitement des marteaux 1. Le gaz carburant employé est de préférence un hydrocarbure gazeux tel que le propane vendu dans le commerce ce qui permet de réduire le cout d'exploitation ou bien peut être de l'hydrogène. Comme on peut le voir en fivs. 4A et 4B seules les buses 19 de ces cha- lumeaux pénètrent dans le tunnel 13A de l'unit de chauffage 2. Ces buses sont chacunes engagées dans un orifice horizontal ménagé dans le coffre 12 et dans le revêtement 13. Les buses 19 des chalumeaux sont réparties de part et d'autre de l'axe horizontal du tunnel 13A transversalement au sens d'avancement des marteaux pour chauffer simultanément la partie active des dits marteaux suivant deux côtés opposés. En outre, pour élever uniformément en température la peau de la partie active des marteaux, les buses sont decalees les unes par rapport aux autres de manière telle que suivant un plan horizontal et un seul soit disposée une seule buse et que suivant un plan vertical et transversal au sens d'avancement des marteaux soit disposée également qu'une seule buse. Cette disposition permet d'éviter que deux buses disposées respectivement de part et d'autre de l'axe longitudinal du tunnel 13A, soient coaxiales l'une à l'autre, ce qui conduirait à élever localement la température du coeur de la partie active au-dessus de la température de transformation. Avantageusement, les buses sont disposées suivant au moins deux groupes dont un assure un préchauffage rapide de la partie active et dont l'autre porte rapidement la température de la peau de la dite partie au-dessus de la température de transformation. A titre d'exemple, la machine est équipée de trois chalumeaux, dont un alimente les buses de préchauffage et les deux autres, les buses portant la température de la peau de la partie active au-dessus de la température de transformation de manière rapide. Les buses de préchauffage par exemple au nombre de quatre montées deux à deux de chaque côté du tunnel 13A sont réunies les unes aux autres par une conduite commune 20 en correspondance avec un chalumeau 5 porté par une patte solidaire de la paroi. Les buses 19 pour la montée en température de la peau de la partie active au-dessus de la température de transformation, par exemple aux nombres de huit sont montées quatre par quatre de part et d'autre du tunnel 13A. Les quatre buses disposées d'un même côté du tunnel 13A sont réunies les unes aux autres par des conduites 21-et 22 en correspondance avec un chalumeau 5. Ce chalumeau est également fixé à une patte solidaire de la paroi 9. Chaque chalumeau, comme connu, est doté de moyens de réglage du débit de gaz comburant et carburant et donc de l'intensité de la flamme à la sortie des buses. Les conduites 23 d'alimentation de chaque chalumeau sont en communication avec un collecteur 24, lui-même en communication avec des conduites 25 de-raccordement au réseau de distribution. Le collecteur 25 est fixé à la paroi 10 de la structure porteuse 8. De préférence, les marteaux sur le dispositif 3 sont régulièrement espacés et les deux groupes suivant lesquels sont disposés les buses 19 sont espacés l'un de l'autre de la valeur d'espacement de deux marteaux consécutifs en sorte que l'unité 2 simultanément, préchauffe l'un et porte la température de la peau de la partie active de l'autre au-dessus de la température de transformation. A titre d'exemple, les marteaux séjournent chacun sous la flamme des buses de chaque groupe pendant une durée de deux minutes. Ensuite, ces marteaux sont dirigés vers le groupe suivant pour être chauffé ou vers le moyen 4 pour être refroidi brutalement. Le mouvement d'avance, saccadé du dispositif est commandé par les moyens 6 agissant sur l'organe moteur 26 du dit dispositif. Selon une forme préférentielle de réalisation, les moyens 6 comportent un organe 27 de commande de la mise en marche et de l'arrêt de l'organe moteur 26 du dispositif 3, un organe de détection 28 de la présenee d'un marteau en regard des buses d'un des groupes, agissant sur l'organe 27 pour interrompre le mouvement d'avance du marteau dans l'unité 2 et par un organe 29 de temporisation de l'arrêt du marteau en regar des dites buses, validé par l'organe 28 et agissant au bout d'un temps prédéterminé sur l'organe 27 pour rétablir le mouvement d'avance du marteau. De préférence, la durée de l'arrêt du marteau en regard des buses est réglable par tous moyens connus. Avantageusement, l'organe de détection est disposé à l'entrée du tunnel et est écarté du groupe de buses de préchauffage de la valeur d'espacement de deux marteaux consécutifs, en sorte que les marteaux situés dans l'unité de chauffage soient arrêtés chacun en regard des buses d'un des groupes. Les organes 27 et 29 sont avantageusement disposés dans une armoire de commande 30 fixée à la paroi 9 par tous moyens connus. Selon la forme de réalisation représentée en figure 1, le dispositif 3 est constitué par un plateau horizontal, circulaire, rotatif dans son plan, doté dans sa périphérie d'organes 31 régulièrement espacés, de maintien des marteaux en position. Comme on le comprend, le plateau étant circulaire, le tunnel 13A de l'unité 2 est courbé suivant un axe de cercle. Le plateau est monté sur un pivot solidaire du socle 7 et est associé à une transmission de tous types connus en prise avec l'arbre de sortie de l'organe moteur. Comme on peut le voir en figure 7, chaque organe 31 de maintien est constitue par un élément longiligne, épousant en partie 1 contour de la buse du marteau, fixé par tous moyens connus sur le plateau. Les marteaux présentant une section transversale rectangulaire, l'élé- ment longiligne est avantageusement conformé en "U". Pour faciliter le retrait ou la mise~en place des marteaux sur le plateau, les organes de fixation sont disposés de manière à ce que le "U" qu'ils définissent chacun, soit tpurné vers l'extérieur. La machine telle que décrite permet de produire à moindre coût des marteaux de concassage tels qu'utilisés dans les broyeurs présentant en surface une grande dureté et dans le coeur une grande résilience. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet REVENDICATIONS R1/ Machine pour le traitement thermique des marteaux (1) de concassa ge tels que ceux utilisés dans les broyeurs et autres pièces métalliques soumises à des chocs mécaniques répétés du type de celles comportant une unité de chauffage (?), un dispositif (3) d'introduction et/ou d'évacuation des marteaux (1 de l'unité de chauffage (2) et des moyens (4) pour assurer le refroidissement brutal des marteaux après leur évacuation de l'unité de chauffage (2) caractérisée en ce qu'elle est dotée d'au moins un chalumeau (5) dans l'unité de chauffage afin de permettre une élévation en température rapide et de moyens pour maintenir le dit marteau sous la flamme du ou des chalumeaux pendant un temps déterminé dépen dant de la profondeur de trempe désirée suffisamment bref pour que le coeur du dit marteau ne soit pas porté à la température de transformation en sorte de permettre un traitement localisé et reproductiblele. R2/ Machine de traitement thermique selon la revendication 1 caracté risée en ce que l'unité (2) est conformée en tunnel en sorte que les marteaux de concassage tels que ceux utilisés dans les broyeurs puissent être introduits et extraits de la dite unité suivant un même mouvement. R3/ Machine de traitement thermique selon la revendication 1 caracté risée en ce que l'unité (2) comporte un fourreau (11) fixe de manière amovible au bâti de la dite machine, un coffre (12) monté de manière amovible dans le dit fourreau et un revêtement refractaire (13) dans le dit coffre délimitant le tunnel (13A) de l'unité (2). R4/ Machine de traitement thermique selon la revendication 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'unité (2) est disposée au-dessus du dis- positif (3)d'introduction et d'évacuation des marteaux et compor te une ouverture inférieure longitudinale (18) pour assurer le passage des dits marteaux (1). R5/ Machine de traitement thermique selon la revendication 4 caracté risée en ce que l'ouverture inférieure (18) de l'unité de chauffa ge (2) est écartée du dispositif (3) en sorte que seule la partie supérieure du marteau de concassage pénétre dans la dite unité pour être chauffée par le ou les chalumeaux (5). R6/ Machine de traitement thermique selon la revendication 1 compor tant plusieurs chalumeaux (5) dont les buses (19) pénètrent dans le tunnel (13A) de l'unité (2) caractérisée en ce que les dites buses sont réparties de part et d'autre de l'axe longitudinal du tunnel (13A) transversalement au sens d'avancement des marteaux pour chauffer simultanément la partie active de ceux-ci suivant deux côtés opposés. R7/ Machine de traitement thermique selon la revendication 6 caracté risée en ce que les buses (19) des chalumeaux (5) sont décalées les unes par rapport aux autres de manière telle que suivant un plan horizontal et un seul soit disposée une seule buse et que suivant un plan vertical et un seul transversal au sens d'avance ment des marteaux (1) soit disposée une seule buse, en sorte d'é lever uniformément et rapidement en température la peau de la par tie active des marteaux. R8/ Machine pour le traitement thermique selon les revendications 1, 6 et 7 caractérisée en ce que les buses (19) sont disposées suivant au moins deux groupes dont un assure un préchauffage de la partie active et dont l'autre porte la température de la peau de la dite partie au dessus de la température de la peau de la dite partie au dessus de la température de transformation. R9/ Machine pour le traitement thermique caractérisée en ce que les deux groupes de buses (19) sont espacées l'un de l'autre de la valeur d'espacement de deux marteaux consécutifs en sorte que l'u nité (2) simultanément préchauffe l'un et porte la température de la peau de la partie active de l'autre au-dessus de la température de transformation. R10/ Machine de traitement thermique selon les revendications 1 et 5 à 9 caractérisée en ce que le ou les chalumeaux sont du type de ceux utilisant comme comburant l'oxygène pur en remplacement de l'air afin d'obtenir un gradient de température élevé sur la peau de la partie active des marteaux (1) ' R11/ Machine de traitement thermique selon la revendication 1 caractéri sée en ce que les moyens (6) comportent un organe (27) de commande de la mise en marche et de l'arrêt de l'organe moteur. (26) du dispositif (3), un organe de détection (28) de la présence d'un marteau (1) en regard des buses (29) d'un des groupes agissant sur l'organe moteur (27) pour interrompre le mouvement d'avance du marteau dans l'unité (2) et par un organe (19) de temporisation de l'arrêt du dit marteau en regard des dites buses, validé par l'organe (28) et agissant au bout d'un temps prédéterminé sur l'organe (27) pour rétablir le mouvement d'avance du marteau. R12/ Machine de traitement thermique selon la revendication 1 caracté risée en ce que le dispositif (3) est constitué par un plateau horizontal,circulaire,rotatif dans son plan dotés dans sa périphé rie d'organes de mantien en position des marteaux (1).