Brevet FR2553085A1 — publié le 19850412

"Procédé et dispositif pour le traitement thermique d'articles en céramique fine." L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le traitement thermique d'articles en-céramique fine, notamment des tasses, afin d'en extraire, selon un processus continu, l'eau liée physiquement et chimiquement. Il est connu de sécher des ébauches de forme en céramique, telles par exemple que des godets, dans un appareil de séchage, jusqu'à la dureté du cuir à une température de 100 C et jusqu'à une humidité résiduelle de 18 Ck environ, puis de les transférer dans un appareil de séchage à blanc et de les sécher à des températures de 1100C jusou'à environ 2- f d'humidité résiduelle et de les refroidir Jusqu'à ce quelles puissent être enlevées à la main. Pour le 'ratement ultérieur de ces ébauches de forme, différents procédés sont connus. C'est ainsi que l'on distingue le procédé à double cuisson du procédé à simple cuisson. les deux procédés peuvent être mis en oeuvre selon ce que l'on appelle la thechnologie de la cuisson rapide ou celle du four-tunnel. Si le procédé de simple cuisson est utilisé, les ébauches de forme extraites de l'appareil de séchage à blanc sont tout d'abord soumises au processus d'émaillage et ensuite cuites à émail à environ140O0C en cuisson rapide ou en four-tunnel. Si l'on utilise le procédé de double cuisson, les ébauches de forme, après le séchage à blanc, sont soumises à une cuisson de calcination à une température de 800-950 C, puis émaillées et ensuite cuites à émail.Pour les deux procédés de cuisson, des processus de transfert manuel sont nécessaires pour passer du séchoir à blanc aux équipements de cuisson. Du fait du refroidissement nécessaire des ébauches de forme par suite du processus de transfert, il faut accepter des pertes d'énergie. Par ailleurs, ce processus de transfert implique des dépenses de main-d'oeuvre et se traduit par une augmentation de la casse. Le procédé de simple cuisson ne convient qu'à des articles à paroi épaisse et entraine, par rapport au procédé de double cuisson, des pertes de qualité importantes, car, du fait que la pâte n'est pas calcinée, une absorption d'eau pendant le processus d'émaillage conduit à des phénomènes de ramollissement.Les fours de calcination connus jusqu ce jour, notamment pour le procédé de cuisson rapide, présentent en outre, cet inconvénient, qu'entre la chambre du four et la surface des gazettes, il y a une chute de température d'au moins 150 I, qui agit dans la me mesure sur l'ébauche de forme et peut amener des fissures dfles à des contraintes, Ia chute de température précitée nécessite par ailleurs pour le processus, une température de 8000C, qui se situe ainsi largement au-dessus de la température de transformation théoriquement nécessaire pour faire passer le produit de cuisson de l'état de kaolinite à l'état de métakaolinite, ce qui signifie une nouvelle augmentation de la dépense d'énergie. Les technologies connues jusqu'à ce jour du traitement thermique des ébauches d forme en céramique, selon les étapes de processus qui ont été décrites, .comportent, en outre, de multiples interruptions dans la progression technologique et s'opposent à un enchainement continu et donc à une automatisation. l'invention a pour but de créer un procédé et un dispositif pour le traitement thermique d'articles en céramique fine, dans lesquels l'étape du processus correspondant au séchage à blanc, ainsi que les processus de transfert cor rélatifs sont supprimés et grâce auxquels un traitement thermique continu des ébauches de forme est rendu possible, la chute de température intervenant jusqu'alors de façon défavorable sur les articles au cours de la calcination étant évitée, et ainsi la température de calcination pouvant être maintenue dans les limites du processus de transformation entre l'état de kaolinite et l'état de métakaolinite, ce qui améliore la qualité finale des articles, tant en abaissant la con sommation d'énergie et en éconorisant de la main-d'oeuvre, tandis que le pourcentage de casse des ébauches de forme se trouve diminué. Conformément à l'invention, ce but est atteint en ce que les articles sont transportés sur une bande transporteuse perméable à l'air et se déplaçant de façon continue d'un préséchoir et sont chauffés rapidement à 80-90 C, par un fluide de séchage à des températures de 160 à 20C C, au moyen de buses et d'aspirations, disposées successivement au-dessous et au-dessus de la bande transporteuse dans une zone I, puis, grâce à une adduction à débit réglable en volume et en température, d'air extérieur par l'intermédiaire d'une série de buses, la température de séchage est abaissée dans une zone II de 50 à 80 K, les articles étant ainsi séchés à une humidité résiduelle de 1 fó, puis, dans un post-séchoir, les articles sont tout d'abord exposés dans une zone III à un débit d'air frais réglable en volume aspiré à partir de la zone II et d'air chaud fourni à partir d'une zone IV, et, lors du parcours de la zone IV, l'eau chimiquement liée est retirée des articles au moyen d'un courant d'air déplacé entre des buses et des aspirations, avec une vitesse d'échauffement de 25 K par minute environ et des températures de 580 à 6200C, puis finalement, dans une zone V du post-séchoir, les articles sont refroidis au moyen d'air extérieur à une température ambiante de 40 500C, amené par l'intermédiaire de buses. Avantageusement, le fluide de séchage, fourni par l'intermédiaire des buses au pré-séchoir, est prélevé par l'intermédiaire d'aspirations à partir du post-séchoir. Grâce à l'injection d'air contrôlée en température et en débit et l'aspiration de cet air, avec utilisation d'air d'évacuation et d'air frais, conformément au procédé selon l'invention, on obtient des conditions optimales de séchage et d'importantes économies a'énergie par rapport aux technologies antérieures. Comme les articles, lors de la mise en oeuvre du procédé, sont alimentés en une seule couche sur la bande transporteuse, les différences défavorables de température, constatées jusqu'à maintenant sur les articles pendant le traitement thermique, ne se produisent plus et la qualité des articles est améliorée.Grâce à l'économie ainsi obtenue de l'étape du séchage à blanc, les processus de transfert défavo- rables sont supprimés et le traitement thermique continu ain- si obtenu crée la condition essentielle pour un entrainement continu ou une automatisation du déroulement technologique des étapes suivantes du processus. En ce qui concerne le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, il est prévu que, dans un séchoir à passage continu, constitué d'un pré-séchoir et d'un post-séchoir, il est prévu une bande transporteuse sans fin, perméable à l'air, qui sort des deux extrémités du séchoir à passage continu en étant guidée sur des rouleaux de renvoi, une aspiration, audessus de la bande transporteuse dans la zone V du post-séchoir étant reliée par l'intermédiaire d'une canalisation tubulaire à une rangée de buses au-dessous de la bande transporteuse dans la zone I du pré-séchoir, rangée de buses en amont de laquelle sont branchées d'autres rangées de buses, reliées par l'intermédiaire de canalisations tubulaires à des aspirations disposées au-dessus de la bande transporteuse, la rangée de buses étant reliée à l'aspiration qui est en communication avec l'air extérieur, tandis que dans la zone II, une rangée de buses disposée au-dessous de la bande transporteuse estreliée-à l'air extérieur par l'intermédiaire de la canalisation tubulaire, d'un ventilateur branché en amont, d'un clapet d'étranglement et d'un régulateur, cependant qu'au régulateur et au clapet d'étranglement est raccordée une sonde de température pénétrant dans la zone II au-dessus de la bande transporteuse, d'autres rangées de buses étant prévues dans le post-séchoir au-dessous de la bande transporteuse, auxquelles sont associées des aspirations placées en face d'elles au-dessus de la bande transporteuse et qui sont, d'une part, reliées par l'intermédiaire de dérivations tubulaires aux rangées de buses, et, d'autre part, par l'intermédiaire de canalisations tubulaires aux sorties de registres de chauffage dont les entrées sont reliées par l'intermédiaire de la canalisation tubulaire et du ventilateur à une aspiration se trouvant en face d'une rangée de buses, en dessous de la bande transporteuse et qui est reliée à l'air extérieur par l'intermédiaire d'un ventilateur, cependant qu'en amont de l'asrir & ion, une autre aspiration est prérae au-dessus de la bande transporteuse dans la zone III et est raccordée à la canalisation tubulaire. Selon une autre forme de l'invention, sur la canalisation tubulaire entre le ventilateur et la range de buses, il est prévu un dispositif de réglage Bla suite duquel sont branchés un ventilateur t un registre de chauffage. Selon une autre caractéristique de l'invention, entre les rangées de buses et les aspirations, sont disposées des sondes de température. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que le dispositif de réglage est constitué d'un régulateur à action proportionnelle et à intégration, d'un régulateur à action proportionnelle, d'ur. organe de commutation et d'un entraneent de réglage à moteur électrique, le régulateur à action proportionnelle étant raccordé, d'une part, à l'entranement de réglage par l'intermédiaire de l'organe de commutation, et, d'autre parut, en commun avec le régulateur à action proportionnelle et à intégration, à la sonde de température, tandis que le régulateur à action proportionnelle et à intégration, sur son autre côté, est directement couplé à l'entraSnement de réglage, et que l'organe de commutation est amené en liaison fonctionnelle avec le registre de chauffage. Enfin, selon une dernière caractéristique, il est prévu que, entre l'aspiration et la canalisation, sont montés, une canalisation tubulaire reliée à la canalisation tubulaire, un ventilateur, un régulateur de pression, ainsi qu'un clapet d'étranglement auquel est raccordée une sonde de pression. L'invention va maintenant être exposée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-joints, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schénatique du dispositif selon l'invention, - la figure 2 montre le détail d1un dispositif de réglage selon la figure 1, Un séchoir à passage continu constitué d'un préséchoir 1 et d'un post-séchoir 2 est traversé par une bande transporteuse sans fin 3, perméable à l'air, avantageusement constituée par une bande en treillis, et qui est guidée par des rouleaux de renvoi 4, 5, disposés des deux côtés à l'ex- térieur du séchoir à passage continu.Une canalisation tubulaire 6 relie une rangée de buses 7 dans la zone I du préséchoir I à une aspiration 8 dans la zone V du posteséchoir 2, cette aspiration étant fixée sous un plafond 9. Derrière l'aspiration 8, un ventilateur 10 est disposé sur la canalisation tubulaire 6 et, raccordé à celui-ci, un dispositif de réglage 12, à la suite duquel sont branchés un ventilateur 57 et un dispositif de chauffage il, une soupape de surpression 62 étant en outre branchée en amont du dispositif de réglage 12. Le dispositif de réglage 12 est relié à une sonde de température 17 et au registre de chauffage 11. Ce dispositif de réglage comprend un régulateur à action proportionnnelle et à intégration 59, un régulateur à action proportionnelle 60, un organe de commutation 61 et un entraSnement de réglage 58 à moteur électrique, sur lequel se trouve une canalisation d'aspiration 63 pour l'air frais. Le régulateur à action proportionnelle 60-est raccordé, d'une part, par l'intermédiaire de l'organe de cozzutation 61 à ltentrainewent de réglage 58, et, d'autre part, en commun avec le régulateur à action proportionnelle et à intégration 59, à la sonde de température 13. Le régulateur-à action proportionnelle et à intégration-59 est, à son tour, sur son autre c8té, couplé d~recte.-ent à l'en- sainement de réglage 58. Enfin, l'organe de commutation 61 est en liaison fonctionnelle avec le registre chauffant 11. D'autres aspirations 14, 15, 16, rapportées sous le plafond 9, sont associées aux rangées de buses 7, 17, 18 qui se trouvent au-dessous de la bande de transport 3. L'aspiration 14 est alors reliée par l'intermédiaire du ventilateur 19 et par la canalisation tubulaire 20 à la rangée de buses 17, et l'aspiration 15, par l'intermédiaire du ventilateur 21 et par la canalisation tubulaire 53 à la rangée de buses18, tandis que l'aspiration 16 est reliée, par l'intermédiaire de la canalisation tubulaire 22, et du ventilateur 23 branché en amont, à l'air extérieur. À la suite de la rangée de buses 7 dans la zone II du pré-séchoir 1, est branchée une rangée de buses 24, qui est amenée en communication avec l'air extérieur par une canalisation tubulaire 25 et un ventilateur 26, monté sur cette canalisation. Par l'intermédiaire d'un clapet d'étranglement 27 et d'un régulateur 28, le ventilateur 26 peut être réglé au moyen d'une sonde de température, pénétrant dans la zone II. Des rangées de buses 32, 33, qui se trouvent sous la bande transporteuse 3, sont reliées à la canalisation tubulaire 6 par l'intermédiaire de canalisations tubulaires 30, 31. Entre les rangées de buses 32, 33 et la canalisation tubulaire 6, sont prévus des ventilateurs 34, 35, à la suite desquels sont disposés des registres de chauffage 36, 37, à partir des quels d'autres dérivations tubulaires 38, 39, aboutissent par l'intermédiaire de ventilateurs 40, 41 à des aspirations 42, 43, qui sont fixées en-dessous du plafond 9 en face es rangées de buses 32, 33. Sur les registres de chauffage 36, 37, sont disposés des régulateurs 44, 45 reliés à des sondes de température 55, 56, lesquelles pénètrent dans la zone IV. À la suite de la rangée de buses 32 est disposée, dans la zone V, une rangée de buses 46, en amont de laquelle est branché un ventilateur 47, qui est en communication avec l'air extérieur. Dans la zone III est fixée, au-dessous du plafond 9, une autre aspiration 48, qui est raccordée à un ventilateur 49 et qui est reliée à la cnnslisation tubulaire 6 par l'intermédiaire d'une canalisation tubulaire 50, d'un clapet d'étranglènent 51, ainsi que d'un régulateur de pression 52. Une sonde de pression 54 se trouvant dans la zone III au-dessous de l'aspiration 48, est reliée, d'une part, au clapet d'étranglement 51, et, d'autre part, au régulateur de pression 52. Les articles introduits par la bande transporteuse 3 sont rapidement chauffés à 80-900C dans la zone I du préséchoir 1 au moyen dun fluide de séchage extrait du postséchoir 2 par les aspirations 8, 48, ce fluide étant chauffé par le dispositif de chauffage 11 et soufflé à une température de 1600 à 2000C réglée par le dispositif de réglage 12. Si la température du fluide de séchage amené. dans la canalisation 6 est inférieure à la température de séchage nécessaire dans la zone I, alors, par l'intermédiaire de la sonde 13, le régulateur à action proportionnelle 60 enclenche par l'in ternédiaire de l'organe de commutation -61 le dispositif de chauffage 11, jusqu'à ce que le fluide de séchage ait atteint la température exigée. Si la température du fluide de séchage dépasse la température de séchage exigée, le régulateur à action proportionnelle 60 déclenche par l'intermédiaire de l'organe de commutation 61, le dispositif de chauffage Il et le régulateur à action proportionnelle et à intégration 59 provoque par l'in termédiaire de l'entrainement de réglage 58, l'admission d'air frais, par l'intermédiaire de la canalisation tubulaire 63, dans la canalisation tubulaire 6, jusqu'à ce que la température de séchage souhaitée s'établisse. La teneur en humidité du fluide de séchage, ainsi insufflé croit à partir de la rangée de buses 7 jusqu'à la rangée de buses 18, et il est directement aspiré à 1'entrée du pré-séchoir 1 par l'aspiration 16.Après avoir atteint le point terminal de retrait, la température des articles s'égalise très rapidement à la température ambiante de la zone I. Dans la zone II, pour influencer la vitesse de séchage, une amenée d'air ex- térieur, réglée en débit volumique et en température, s'ef- fectue par l'intermédiaire de la rangée de buses 24, grâce à quoi la température de séchage est abaissée de 50 à 80 K et les articles sont amenés à humidité résiduelle de 1 5t. Cela est nécessaire pc-hr que, lors des teDpératures suivantes plus élevées, auxquelles sont soumis les articules, on évite des contraintes qui, autrement, pourraient aboutir à une destruction complète des articles. Dans la zone III, il se produit, à contre-courant, un mélange. de l'air de refroidissement introduit par l'intermédiaire de la rangée de buses 24 et de l'air chaud s'écoulant en excès du post-séchoir 2. Une sonde de pression 54 commande alors la quantité du débit volumique évacuée par l'intermédiaire de l'aspiration 48. Par insufflation de fluide de séchage, par l'intermédiaire des rangées de buses 32, 33, les articles sont échauffés, dans la suite de la progression, avec une vitesse d'échauffement d'environ 25 E par minute et à une teMpérature de 580 à 6200C pendant une durée d'environ 1C minutes. l'eau chimiquement liée est alors extraite des articles et la transformation de l'état de kaolinite en l'état de métakaolinite est obtenue. On évite ainsi, lors du processus ultérieur d'émaillage, que la pâte se dissolve. Ensuite, les articles sont refroidis à la température du local, par insufflatsn d'air vrais à l'aide de la rangée de buses 46 et quittent le séchoir à passage continu sur la bande transporteuse 3. REVEND IC ÀT IONS 1.- Procédé pour le traitement thermique d'articles en céramique fine, notamment de tasses selon un procédé continu, procédé caractérisé en ce que les articles sont transportés sur une bande transporteuse (3) perméable à l'air et se déplaçant de façon continue d'un pré-séchoir (1) et sont chauffés rapidement à 80-900C, par un fluide de séchage à des températures de 160 à 2000C, au moyen de buses (18, 17, 7) et d'aspirations (16, 15,14), disposées successivement au-dessous et au-dessus de la bande transporteuse (3) dans uzie zone I, puis, grâce à une adduction à débit réglable en volume et en température, d'air extérieur par l'intermédiaire d'une série de buses (24), la température de séchage est abaissée- dans ux zone II de 50 à 80 K, les articles étant ainsi séchés à une-hu-idité résiduelle de 1 fo, puis, dans un post-séchoir (2), les articles sont tout d'abord exposés dans la zone III à un débit d'air frais réglable en volume aspiré à partir de la zone II et d'air chaud fourni à partir de la zone IV, et, lors du parcours d'une zone IV, l'eau chimiquement liée est retirée des articles au moyen d'un courant d'air déplace entre des buses (33, 32) et des aspirations (43, 42), avec une vitesse d'échauffement de 25 E par minute environ et des températures de 580 à 6200C, puis fina liement, dansunezone V du post-séchoir (2), les articles sont refroidis au moyen d'air extérieur à une température ambiante de 40 - 5cor, amené par l'intermédiaire de buses (46). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide de séchage, fourni par l'intermédiaire des buses (7) au pré-séchoir (1), est prélevé par l'intermédiaire d'aspirations (8, 48) à partir du post-séchoir (2). 3.- Dispositif pour la mise-en oeuvre du procédé, caractérisé en ce que, dans un séchoir à passage continu, constitué d'un pré-séchoir (1) et d'un post-séchoir (2), il est prévu une bande transporteuse sans fin (3), pel-éableà l'air, qui sort des deux extrémités du séchoir à passage continu en étant guidée sur des rouleaux de renvoi (4, 5), une aspiration (8), au-dessus de la bande transporteuse (3) dans la zone V du post-séchoir (2) étant reliée par l'intermédiaire d'une canalisation tubulaire (6) à une rangée de buses (7) au-dessous de la bande transporteuse (3) dans la zone I du pré-séchoir (1), rangée de buses en amont de laquelle sont branchées d'autres rangées de buses (17, 18) reliées par l'intermédiaire de canalisations tubulaires (20, 53) à des aspirations (15, 16) disposées au-dessus de la bande transporteuse (3), la rangée de buses (18) étant reliée à l'aspirataon (16) qui est en communication avec l'air extérieur, tandis que dans la zone II, une rangée de buses (24) disposée au dessous de la bande transporteuse (3) est reliée à l'air extérieur par l'intermédiaire-de la canalisation tubulaire (25), d'un ventilateur (26) branché en amont, d'un clapet d'étranglement (27) et d'un régulateur (28), cependant qu'au régulateur (28) et au clapet d'étranglement (27) est raccordée une sonde de température (29) pénétrant dans la zone II au-dessus de la bande transporteuse (3), d'autres rangées de buses (33, 32) étant prévues dans le post-séchoir (2) au-dessous delta bande transporteuse (3), auxquelles sont associées des aspirations (43, 42) placées en face d'elles au-dessus de la bande transporteuse (3) et qui sont, d'une part, reliées par l'intermédiaire de dérivations tubulaires (39, 38) aux rangées de buses (33, 32) et, d'autre part, par l'intermédiaire de canalisations tubulaires (31, 30) aux sorties de registres de chauffage (37, 36) dont les entrées sont reliées par l'intermédiaire de la canalisation tubulaire (6) et du ventilateur (10) à une aspiration (8) se trouvant en face d'une rangée de buses (46) en dessous de la bande transporteuse (3) et qui est reliée à l'air extérienr par l'intermédiaire d'un ventilateur (47), cependant qu'en amont de l'aspiration (43) une autre aspiration (48) est prévue au-dessus de la bande transporteuse (3) dans la zone III et est raccordée à la canalisation tubulaire (6). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, sur la canalisation tubulaire (6) entre le ventilateur (10) et la rangée de buses (7), il est prévu un dispositif de-réglage -(12) à la suite duquel sont branchés un ventilateur (57) et un registre de chauffage (11). 5.- Dispositif selonl'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'entre les rangées de buses (7, 33, 32) et les aspirations (14, 43, 42) sont disposées des sondes de température (13, 56, 55). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendia- tions 4 et 5, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (12) est constitué d'un régulateur à action proportionnelle et à intégration (59), d'un régulateur à action proportionnelle (60), d'un organe de comautation 461) et d'un entratne- ment de réglage (58) à moteur électrique, le régulateur à action proportionnelle (60) étant raccordé, d'une part, à l'entraînement de réglage (58) par l'intermédiaire de l'organe de commutation (61), et, d'autre part, en conzun avec le régulateur à action proportionnelle et à intégration (59), à la sonde de température (13), tandis que le régulateur à action proportionnelle et àrntégratioa, sur son autre côté, est directemeflt couplé à l'entrainement de réglage (58), et que l'organe de commutation (69) est amené en liaison fonctionnelle avec le registre de chauffage (11). 7.- Dispositif selon l'une -quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que, entre l'aspiration (48) et la canalisation (6) sont montes une canalisation tubulaire (50)reliée à la canalisation tubulaire (6), un ventilateur (49), un régulateur de pression (52), ainsi qu'un clapet d'étranglement (51) auquel est raccordée une sonde de pression (54).