Brevet FR2607233A1 — publié le 19880527

i La présente invention se rapporte à un procédé et à un agencement destinés à la conformation d'un front de flammessur une ouverture de chargement d'un four de traitement thermique, ouverture par laquelle les pièces sont introduites dans la chambre de traitement sous atmosphère de gaz protecteur combustible et/ou en sont retirées. L'invention se rapporte par ailleurs à l'appli- cation de ce procédé à des fours de type déterminé. Le terme "ouverture de chargement" désigne une ouverture destinée aussi bien au chargement qu'au déchargement, ces opérations pouvant être exécutées par une baie unique ou par plusieurs. - Les fours de traitement thermique qui sont exploités avec un gaz protecteur combustible comportent un carneau de chargement sensiblement horizontal présen- tant une ouverture par laquelle les pièces peuvent être introduites dans la chambre du four ou en être retirées. Il faut pour cela ouvrir la porte du four, de sorte qu'à l'instant de l'ouverture, le gaz protecteur combustible a la possi- bilité de venir en contact avec l'atmosphère extérieure et de s'enflammer. Il est souvent prévu intentionnelle- ment sur l'ouverture de chargement, pour des raisons de sécurité, unesource d'allumage, destinée à créer un front de flammes stable qui sépare de façon sûre, de l'air ambiant, l'atmosphère de gaz protecteur de l'inté- rieur du four. Dans ces conditions, on s'efforce de rendre le courant de gaz, qui passe de l'intérieur du four dans le carneau, assez fort pour que le front de flammes ne pénètre pas jusqu'à l'extrémité intérieure dudit carneau et dans la chambre du four. Le front de flammes qui brûle dans le carneau de chargement provoque une augmentation de la température du mélange gazeux sortant. Celui-ci devient plus léger, monte à la partie supérieure du carneau et aspire à la partie inférieure de l'air ambiant froid, ce qui entraîne de façon indésirable le front de flammes profondément dans le carneau et vers la chambre, par le bas de l'ouverture de chargement. Ce front de flammes qui, selon le but visé, devrait suivre un parcours aussi vertical que possible en avant de l'ouverture, suit un parcours à plat et rentrant qui est défavorable, du fait de sa large pénétration dans le carneau. Pour l'empêcher de pénétrer dans la chambre, il faut maintenir dans le carneau un courant de gaz relativement intense. Il est connu d'utiliser un rideau de flammes pour diminuer l'importance du courant de gaz nécessaire dans le carneau de chargement. A cet effet, on produit plusieurs flammes sur l'ouverture de chargement au moyen d'un conduit portant une pluralité de tuyères et alimenté en gaz combustible, en enflammant ce gaz au bas de l'extrémité du carneau qui est au contact de l'air. Ces flammes, ou les gaz chauds, passent verticalement sur cette extrémité du carneau. Malheureusement, étant donné leur température élevée et la turbulence qu'elles provo- quent, elles ne peuvent empêcher de manière appréciable l'air ambiant froid de pénétrer dans le carneau par son ouverture. Le front de flammes étalé à plat subsiste dans ce carneau, avec le risque de laisser de l'air pénétrer dans la chambre du four remplie d'une atmos- phère de gaz-protecteur, si la porte de ce four reste ouverte trop longtemps ou si le rapport géométrique de la section de l'ouverture à la profondeur du passage est défavorable. Outre la consommation supplémentaire indésirable, il est désavantageux que les pièces dispo- sées dans cette chambre pour y être traitées soient sus- ceptibles de subir des dommages. Ces pièces viennent en contact avec des gaz brûlés qui y sont amenés, de par la situation décrite, par la turbulence qui règne dans cette chambre et qui provoquent dans la charge des oxydations, des changements de couleur ou autres défauts de surface. Compte tenu de cet état de la technique, l'in- vention a pour but de rendre inutile le rideau de flammes utilisé jusqu'à présent et de créer au moyen d'un courant de gaz fortement réduit un front de flammes raide et sensiblement vertical, qui sépare de l'air ambiant l'atmosphère protectrice qui règne dans la chambre du four, et qui permette d'empêcher cet air ambiant ou les gaz de combustion de pénétrer dans le carneau et/ou dans ladite chambre. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on amène au front de flammes un gaz ou un mélange de gaz ne participant pas à une combus- tion et relativement froids. C'est ce gaz non inflammable au lieu de l'air ambiant qui pénètre en premier dans le carneau et y éteint le front de flammes. Celui-ci se rallume à la partie inférieure de l'ouverture de charge- ment, à l'extérieur du carneau, o l'air ambiant peut accéder librement. En s'éteignant dans le carneau, le front de flammes isole sa partie étalée indésirable. Le front de flammes qui est formé grâce à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, extérieurement au carneau, est sensiblement plus abrupt. La conformation qui lui est donnée permet d'empêcher l'air ou des gaz de combus- tion de pénétrer dans la chambre du four en faisant passer dans le carneau une quantité de gaz beaucoup plus faible. Le gaz ou mélange de gaz est amené avantageuse- ment de bas en haut devant une ouverture de chargement verticale. Il est avantageusement à la température ambiante. On utilise avantageusement comme gaz ou mélanges de gaz ne participant pas à une combustion l'azote, l'anhydride carbonique, et/ou les gaz de combustion refroidis provenant avantageusement de l'installation de chauffage du four, ou bien d'autres mélanges de ces gaz entre eux ou avec d'autres gaz non inflammables. L'agencement selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé cidessus est caractérisé par un conduit équipé de tuyères, disposé à l'ouverture de char- gement ou au bas de l'extrémité à l'air du carneau de chargement et destiné à délivrer un gaz ou mélange gazeux ininflawmable froid. Ce conduit est avantageusement relié au conduit de sortie des gaz brûlés de l'installation de chauffage du four par l'intermédiaire d'un dispositif refroidis- seur. Il est avantageux d'équiper le conduit de tuyères très rapprochées sur la largeur de l'ouverture de char- gement, afin de créer un rideau de gaz ininflammables à l'endroit indiqué. Le procédé et l'agencement selon l'invention peuvent être appliqués à tous les fours qui comportent une ouverture dégagée constamment ou pendant peu de temps et dans lesquels l'atmosphère enflammée doit empêcher l'air de pénétrer dans la chambre. Ce sont par exemple les fours dormants, les fours poussants et les fours à sole tournante. L'invention présente une importance particulière avec les fours de trempe sous pression. Des charges composées d'un certain nombre de pièces sont introduites et chauffées dans ces fours, les pièces étant retirées individuellement et refroidies brusque- ment dans une presse de trempe. Ces opérations sont exécutées, en partie manuellement et en partie à l'aide de robots, à travers le mur de flammes. Pour des rai- sons pratiques, le carneau de chargement peut être très court, de sorte qu'il est très difficile d'empêcher l'air ou les gaz de combustion de pénétrer dans la chambre du four afin que l'atmosphère de celui-ci n'ait pas une action de décarburation sur les pièces trempées ultérieurement. Dans les fours de ce genre, la possibi- lité de maintenir une atmosphère non décarburante alors que les portes sont ouvertes très souvent dépend de manière critique de la configuration optimale du front de flammes créé dans le carneau court. L'invention va maintenant être décrite de manière plus détaillée, en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif, sur lesquels: la figure 1 représente une coupe schématique d'un four à carneau de chargement dans lequel est repré- senté un front de flammes ayant la configuration con- forme à l'état de la technique; et la figure 2 représente une vue semblable à celle de la figure 1, sur laquelle le front de flammes a la configuration selon l'invention. En se référant à la figure 1, le four 1 com- porte une chambre 2 chauffée par une installation non représentée. Une atmosphère protectrice de gaz combus- tibles, qui sont mis en circulation pendant le traite- ment thermique, est maintenue dans cette chambre. On accède à celle-ci pour la charger ou la décharger par un carneau 3, disposé horizontalement d'un côté du four. Ce carneau 3 peut être obturé par une porte non repré- sentée, qui dégage ou obture une ouverture de chargement 4. Un conduit 5, 'équipé d'un certain nombre de tuyères sur la largeur de l'ouverture de chargement, est disposé au bas de l'extrémité extérieure du carneau 3. Le conduit 5 de la figure 1 est destiné à créer un rideau de flammes conformément à l'état de la technique. A cet effet, un gaz combustible est enflammé à cette extrémité extérieure du carneau 3 et les flammes et gaz produits passent de bas en haut sur l'ouverture 4. Sous l'effet du vent thermique, il se forme un rideau de flammes ayant la configuration représentée et comportant un front intérieur étalé à plat qui pénètre profondément dans la partie inférieure du carneau 3. Les inconvé- nients d'un front de flammes ayant cette configuration ont été décrits plus haut. En se référant à la figure 2, le conduit 5 est remplacé par un conduit 6, qui porte également un cer- tain nombre de tuyères sur la largeur de l'ouverture de chargement. Ce conduit 6 n'est cependant pas destiné à créer un rideau de flammes, mais à amener au front de flammes un gaz ou un mélange de gaz ne participant pas à une combustion et froids, près du bas de l'extré- mité extérieure du carneau et sur ladite ouverture. Le conduit 6 est relié par l'intermédiaire d'un dispositif refroidisseur au conduit d'évacuation des gaz de combus- tion de l'installation de chauffage de la chambre 2. Ce dispositif refroidisseur peut déjà exister dans le four sous la forme d'un ensemble destiné à utiliser la chaleur perdue, tel qu'un récupérateur. Selon la figure 2, grâce à l'introduction d'un gaz froid et non inflammable, l'ouverture 4 est balayée par une sorte de rideau, si bien qu'il ne peut se former qu'un front de flammes trés raide, du côté extérieur du carneau 3. Ce front de flammes n'a plus une forme étalée, mais se développe sensiblement dans le sens vertical. L'air ou les gaz de combustion sont empêchés de pénétrer dans la chambre 2, même si l'on utilise dans le carneau un courant de gaz beaucoup plus faible que jusqu'à main- tenant. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications au procédé et à l'agencement décrits et représentés de conformation d'un front de flammes, sans s'écarter du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de conformation d'un front de flammes sur une ouverture de chargement d'un four de traitement thermique, avantageusement un four de trempe sous pres- sion, ouverture par laquelle les pièces sont introduites dans la chambre dudit four sous atmosphère de gaz protecteur combus- tible ou en sont retirées, procédé caractérisé par le fait que l'on dirige sur le front de flammes un gaz ou mélange de gaz ne participant pas à une combustion et relativement froids. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'on dirige le gaz ou mélange de gaz de bas en haut devant une ouverture de chargement verti- cale. 3. Procédé selon la revendication 2, caracté- risé par le fait que le gaz ou mélange de gaz est à la température ambiante. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que le gaz ou mélange de gaz utilisé peut être l'azote, l'anhydride carbonique, des gaz de combustion refroidis, avantageuse- ment ceux de l'installation de chauffage du four, ou tout mélange de ces gaz entre eux ou avec d'autres gaz non inflammables.- 5. Agencement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé par le fait qu'il comprend un conduit (6) muni de tuyères, disposé soit sur l'ouverture de chargement (4), soit au bas de l'extrémité du carneau de chargement (3) qui est au contact de l'air et destiné à délivrer un gaz ou mélange de gaz non inflammables et froids. 6. Agencement selon la revendication 5, carac- térisé par le fait que le conduit (6) est relié au con- duit d'évacuation des gaz de combustion de l'installation de chauffage du four par l'intermédiaire d'un dispositif refroidisseur. 7. Agencement selon l'une des revendications ou 6, caractérisé par le fait que le conduit (6) est muni de tuyères très rapprochées sur la largeur de l'ouverture de chargement (4). 8. Application du procédé selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4 à des fours qui présentent une ouverture dégagée et dans lesquels l'atmosphère enflammée empêche l'air de pénétrer dans la chambre de traitement (2), à savoir les fours dormants, les fours poussants, les fours à sole tournante et notamment les fours de trempe sous pression.