Brevet FR2558580A1 — publié le 19850726

La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de traitement thermique de matériaux granuleux, en particulier pour effectuer la trempe ou le revenu de particules métalliques abrasives dans un four à l'aide de gaz combustibles chauds. On connatt d'après la demande de brevet allemand 1.227.045 un four de traitement thermique de pièces, à l'intérieur duquel est disposé un cylindre creux s'étendant centralement de bas en haut et qui présente sur la surface externe un canal hélicodal. Le cylindre creux avec le canal héli codas est solidaire à l'extrémité inférieure d'une trémie qui est reliée par des appuis élastiques à un vibrateur se trouvant en-dessous.Au cours du fonctionnement de ce four connu, la tremie et le cylindre creux comportant le canal hélicoldal et se trouvant au-dessus d'elle, sont soumis à des oscillations à l'aide du vibrateur et les pièces à traiter sont amenées à partir du bas par la trémie au canal hélicoidal. Sous l'effet du mouvement oscillant, les pièces sont transportées dans le canal de bas en haut et y sont chauffées à l'aide de dispositifs de chauffage électriques ou de brûleurs à gaz. Ce four connu de traitement thermique de pièces présente l'inconvé nient que le transport des pièces dans le canal hélicoïdal s'effectue de bas en haut par vibration avec une depense énergétique relativement élevée. En outre, le rendement du transfert de chaleur aux pièces est relativement faible car le chauffage des pièces, lors du mouvement de celles-ci de bas en haut, dans le canal hélicoidal, s'effectue essentiellement par un transfert indirect de chaleur. Cela a également par ailleurs un effet négatif sur le débit. Enfin, ce four connu n'est pratiquement pas approprié pour effectuer un transport de bas en haut à l'aide du canal hélicoldal de matériaux granuleux ou de produits coulants et ainsi de les soumettre à un traitement thermique uniforme. La présente invention a pour but de fournir un procédé de traitement thermique de matériaux granuleux, en particulier de particules abrasives, qui permet, avec une dépense énergétique faible, un transfert de chaleur optimal des gaz combustibles aux matériaux granuleux. Ce but est atteint selon l'invention par le fait que les matériaux granuleux, en particulier des particules abrasives, sont guidés dans le four, sensiblement à contre-courant des gaz combustibles, de haut en bas selon des trajets en forme de méandres. Grâce à cette caractéristique selon l'invention, avec laquelle on obtient un mouvement de circulation avantageux, on assure un transfert de chaleur optimal des gaz combustibles chauds aux matériaux granuleux et ainsi une utilisation maximale de la chaleur se trouvant dans les gaz combustibles pour chauffer les matériaux granuleux.En outre, du fait que, selon l'invention, les matériaux granuleux sont déplacés dans le four de haut en bas sensiblement à contre-courant par rapport aux gaz combustibles, on utilise l'énergie libre de chute des matériaux granuleux dans le four, ce par quoi on peut obtenir un traitement thermique des matériaux granuleux dans le four avec une dépense énergétique notablement plus faible qu'avec les procédés connus. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le chauffage des particules abrasives dans le four s'effectue par transfert de chaleur direct et indirect des gaz combustibles chauds aux particules abrasives. Par transfert de chaleur direct et indirect des gaz combustibles chauds aux particules abrasives, le chauffage des particules abrasives ou des matériaux granuleux s'effectue de manière particulièrement intensive. Cela est obtenu en particulier lorsque le transfert de chaleur direct des gaz de combustible chauds aux matériaux granuleux s'effectue en courant transversal car, alors, les grains individuels sont balayés de tous les côtés par les gaz combustibles chauds. Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé selon l'invention, le déplacement des particules abrasives sur leurs trajets en forme de méandres est influencé par un effet de vibration. On peut ainsi de façon très avantageuse commander le temps de séjour des particules abrasives dans le four. Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, il est prévu de diviser les particules abrasives en fractions granulométriques qui parcourent le four avec un temps de séjour déterminé par les dimensions des particules. Ainsi il est avantageusement possible de réaliser la trempe etc.... de particules abrasives avec un temps de séjour adapté à la dimension des particules, de telle manière que Z'on obtient, d'une façon inconnue jusqu'à présent, des particules qui tout en étant complètement trempées ne présentent pas de décarburation superficielle et ne présentent qu'un calaminage minimal. La présente invention va maintenant être expliquée plus en détail en se référant au dessin annexé d'un mode de réalisation particulier, nullement limitatif, d'un dispositif permettant la-mise en oeuvre du procédé décrit. Sur le dessin La figure 1 est une coupe longitudinale d'un four à cuve avec des éléments selon l'invention disposés en regard, en cascade, La figure 2 est une coupe correspondant à la ligne A-B de la figure 1. Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif selon l'invention se compose d'un four à cuve 1 de section ronde qui est muni l'intérieur d'un revêtement réfractaire. Des plaques métalliques 3 (plaques de tôle) disposées inclinées en regard les unes des autres, en cascade sont montées mobiles dans des paliers 4 dans la paroi du four. Au lieu des paliers 4 on pourrait également utiliser ici avantageusement des organes élastiques entre les plaques métalliques 3 et la paroi du four, Les plaques métalliques 3 traversent la paroi du four et sont inclinées vers le bas d'un angle d'environ 15 à 200 par rapport à l'horizontale. A l'extérieur du four à cuve 1 les plaques métalliques 3 sont reliées à leurs extrémités à l'aide d'articulations 5 à une tringlerie 6 sur laquelle agit à son~tour un mécanisme vibrateur 7. Comme mécanisme vibrateur est prévu ici un mecanisme déséquilibre ; cependant on pourrait également utiliser avantageusement un mécanisme vibrateur électromagnétique. Pour produire les gaz combustibles chauds sont prévus dans la partie médiane et la partie inférieure dans la paroi du four, par exemple, quatre brûleurs 8 dont les flammes 9 sont dirigées sur les plaques métalliques en regard 3. Ces brûleurs 8 sont raceordés à des conduites, non illustrées en détail sur le dessin, pour l'alimentation en combustible et en air de combustion. En outre, dans la zone supérieure de la paroi du four il est prévu un orifice 10 pour l'admissíon des matériaux granuleux. Par cet orifice 10 le remplissage du four peut, très avantageusement, être réalisé par une roue à godets, non représentée dans le dessin, qui est elle-mEme disposée à la sortie d'une trémie, également non représentée sur le dessin.Enfin au sommet du four à cuve 1, il est prévu un orifice 11 sur lequel se raccorde une cheminée 12 pour les gaz sortants. Dans la zone inférieure il est prévu dans la paroi du four un orifice de sortie 14 équipé d'un clapet de fermeture 13 pour la sortie des matériaux granuleux traités. Pour recevoir les matériaux quittant du four à cuve 1 par l'orifice de sortie 14 il est prévu un bassin 15 qui, pour un traitement thermique de particules abrasives, réalise un bain de trempe. Les particules abrasives sont sorties du bain de trempe après un temps suffisamment court, par exemple par une noria pour égouttage, pour qu'elles possèdent encore une température finale supérieure à l000C et ainsi sèchent automatiquement. Pour faire fonctionner le four à cuve 1 selon l'invention les plaques métalliques 3 sont amenées à vibrer par actionnement du mécanisme vibrateur 7 et les brûleurs 8 sont allumés. Puis les particules abrasives métalliques sont amenées dans le four à cuve 1 en continu par l'orifice 10 par lequel elles parviennent sur la plaque métallique supérieure 3. Les plaques métalliques 3 sont, comme le montre en particulier la figure 2, munies de manière très avantageuse de bords latéraux 16 dirigés vers le haut de sorte que les particules abrasives ne peuvent pas tomber vers le bas dans le four par les côtés des plaques métalliques.Les particules abrasives sont guidées, comme le fait ressortir la figure 1, dans le four de plaques métalliques en plaques métalliques sensiblement à contre-courant par rapport aux gaz combustibles (flèche 17) selon des trajets en méandres, de haut en bas, et sont ainsi soumises, en particulier par les plaques métalliques amenées à vibrer, à un mouvement de circulation avantageux. On obtient ainsi très avantageusement un transfert de chaleur direct et indirect de tous les côtés des gaz combustibles chauds sur les particules abrasives métalliques. En particulier on obtient ainsi aux transitions entre les plaques métalliques un chauffage intensif de tous les côtés des particules abrasives car, dans ces zones de transition, le transfert de chaleur des gaz combustibles chauds aux particules abrasives s'effectue en courant transversal.En outre le transfert de chaleur des gaz combustibles aux particules abrasives est également très avantageusement renforcé par le fait que les flammes des brûleurs 9 sont dirigées directement sur les plaques métalliques 3. En vue de réaliser une meilleure répartition de tous les côtés et uniforme des particules abrasives en particulier sur les plaques métalliques disposées en haut dans le four à cuve, les plaques métalliques 3 peuvent très avantageusement être pourvues de saillies dirigées de bas en haut et réparties de préférence uniformément sur les plaques métalliques. Les particules métalliques abrasives guidées de cette manière selon l'invention dans le four à cuve 1 à contre-courant des gaz combustibles chauds, de haut en bas selon des trajets en forme de méandres, sont, avec un transfert de chaleur optimal et une dépense énergétique faible, chauffées en un temps relativement court à la température de trempe nécessaire de par exemple 900 à 10000C et sorties du four par l'orifice de sortie 15 dans le bain de trempe 15. La vitesse de déplacement et ainsi le temps de séjour des particules abrasives dans le four à cuve 1 peut, selon l'invention, être influencé très avantageusement par modification de l'inclinaison des plaques métalliques 3 par rapport à l'horizontale etlou par variation des vibrations, en particulier par modification de l'amplitude d'oscillation.De cette manière il est possible d'adapter le processus thermique de façon optimale aux matériaux existants à gros grains ou à grains fins. Ainsi par exemple le processus thermique peut également se dérouler aux températures nécessaires au revenu des particules abrasives (par exemple environ 500 C). Pour cela, par exemple, de façon très avantageuse le four à cuve 1 peut fonctionner avec moins de quatre brûleurs ou l'on peut utiliser un four plus petit ou plus court. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention n'est pas limité à l'exemple de réalisation illustré sur le dessin. Ainsi par exemple le four à cuve 1 peut également être muni d'un orifice de sortie de gaz disposé latéralement dans la paroi du four. De plus les plaques métalliques 3 peuvent, le cas échéant, de manière très avantageuse, être réalisées plus larges de haut en bas. En outre il est également très avantageusement possible, comme cela est illustré en trait interrompu sur la figure 2, de prévoir pour le four à cuve une section quadrangulaire. Dans ce cas les plaques métalliques 3 sont plus larges que cela n'est représenté dans la figure 2 de telle manière qu il ne subsiste latéralement qu'une section libre faible pour les gaz chauds montants. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique de matériaux granuleux, en particulier pour effectuer la trempe ou le revenu de particules métalliques abrasives dans un four à l'aide de gaz combustibles chauds, caractérisé par le fait que les matériaux granuleux, en particulier des particules abrasives, sont guidés dans le four, sensiblement à contre-courant des gaz combustibles, de haut en bas selon des trajets en forme de méandres. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chauffage des particules abrasives dans le four s'effectue par transfert de chaleur direct et indirect des gaz combustibles chauds aux particules abrasives. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le transfert de chaleur direct des gaz combustibles chauds aux particules abrasives s'effectue en courant transversal. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le déplacement des particules abrasives sur leurs trajets en forme de méandres est influencé par un effet de vibration. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les particules abrasives sont divisées en fractions granulométriques qui parcourent le four avec un temps de séjour déterminé par les dimensions des particules. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend un four à cuve (1) présentant une admission de matériaux (10), au moins un orifice de sortie de gaz (11) à la partie supérieure du four, une sortie de matériaux (14) dans la partie la plus basse du four et au moins une admission de gaz combustible (8, 9) dans la partie inférieure et la partie médiane du four, ainsi que des éléments constitués en particulier de plaques métalliques (3), disposés inclinés en regard les uns des autres, en cascade, dans le four, partant chacun de la paroi intérieure du four, disposés inclinés vers le bas, et montés mobiles dans la paroi du four, les éléments étant en liaison avec un mécanisme vibrateur (7) disposé à l'extérieur du four. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que pour produire les gaz combustibles chauds dans la partie médiane et la partie inférieure du four plusieurs brûleurs (8) sont prévus dont les flammes (9) sont dirigées sur les plaques métalliques (3). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que les flammes (9) des brûleurs disposés dans la partie médiane et la partie inférieure du four sont chacune dirigée sur la plaque métallique en regard (3). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que les plaques métalliques (3) sont munies de saillies dirigées vers le haut. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les plaques métalliques (3) sont munies de bords latéraux (16) dirigés vers le haut. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que les plaques métalliques (3) sont inclinées vers le bas en formant un angle d'environ 15 à 20 par rapport à l'horizontale 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à ll, caractérisé par le fait que le four à cuve présente une section quadrangulaire. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que le four à cuve présente une section ronde avec des dispositifs d'admission de gaz près des plaques métalliques (3).