Brevet FR2600551A1 — publié le 19871231

La présente invention concerne des plaques perforées notamment des plaques filtrantes munies de trous ronds ou de fentes étroites qui ont étée pratiquees par exemple par perçage ou moulage, Cette invention peut être également appliquée à tout autre type de plaques soumis à l'usure et à d'autres 5 contraintes, par exemple aux plaques utilisées dans les procédés d'épaississement mis en oeuvre dans l'industrie de la pâte à papier. Au cours des quelques dernières années, une plaque filtrante munie de cannelures conformément au brevet américain 4 529 520 a été acceptée par les utilisateurs de l'industrie de la pâte à papier et de l'industrie papetière en 10 raison de ses excellents rendements de production. Les ouvertures pratiquées dans une telle plaque filtrante sont positionnées au fond des cannelures. La surface qui présente une configuration en contours, crée des micro-turbulences en regard des ouvertures de la plaque qui empêchent le feutrage des fibres. Grace à cette propriétée, la capacité d'une plaque filtrante présentant une telle surface à 15 configuration de contours est supérieure à la capacité d'une plaque filtrante plane. Etant donné que la pulpe ou pâte à papier brute contient du sable et d'autres particules abrasives, et que la plaque filtrante est constituee d'acier inoxydable dont la dureté est relativement faible, de l'ordre de 150 HB, et que la résistance à l'usure de cette plaque est faible, son profil s'use rapidement 20 lors de son utilisation ce qui entraîne une diminution du rendement et de la capacité de la plaque filtrante. L'usure constitue également un problème avec d'autres types ce plaques, par exemple avec des plaques dont la surface non plane est obtenue par addition de rainures ou de nervures diverses sur la surface de cette plaque et egalement 25 avec des plaques filtrantes planes qui étaient couramment utilisées jusqu'à présent. On a été confronté depuis longtemps aux problèmes posés par l'usure des plaques filtrantes dans l'industrie de la pate à papier. Déjà, dans les années 1940, un procédé de fabrication de plaques filtrantes pour la pâte à papier a été 30 décrit dans le brevet américain numéro 2 352 968. L'une des caractéristiques du procédé décrit dans ce brevet antérieur consistait à munir la plaque filtrante d'un placage de chrome en mettant en oeuvre un procédé électrochimique. Cependant, il s'est avéré qu'une couche de métal déposée par électrochimie n'adhère pas convenablement sur la base si la surface est soumise a des 35 26005! contraintes, ce qui est le cas des plaques filtrantes, des lamelles du revétem se détachant de la base sur laquelle est effectué le placage électro-cnimique. Un autre procédé de revêtement est décrit dans le brevet americain num 3 640 760 qui concerne le procédé dénommé procédé de détonation qui est util 5 pour déposer une couche de carbure de tungstène sur des plaques planes perforE Cependant, dans cette publication, il est précisé que la surface sur laquelle dépose le revêtement doit être absolument plane et, par conséquent, un procédé de revêtement ne peut pas s'appliquer pour déposer des revêtements des plaques perforées ou munies de nervures. La couche de revêtement n'adhere 10 aux ouvertures ou aux fentes si bien que les dimensions de ces dernieres modifient plus rapidement que les autres parties de la plaque lors de l'usure cette dernière. Les inconvénients des procédés de revêtement actuellement connus resid par conséquent dans un risque de détachement du revêtement et dans le changer 15 des dimensions et de la forme des ouvertures de la plaque filtrante. Par aille le procédé dit de detonation ne peut pas être utilise lorsqu'on depose revêtement sur une surface qui présente des contours particuliers. La présente invention a donc pour objectif d'apporter une plaque perfo présentant une bonne resistance a l'usure et permettant d'éviter tous 20 inconvénients des plaques perforées actuellement réalisées selon-les procé antérieurs rappelés ci-dessus. Selon une caractéristique de la plaque perforée objet de la prése invention, ou d'un tambour réalise a partir d'une telle plaque perforee, couche de surface est obtenue par un revêtement de diffusion. Un revêtement de diffusion constitue un procédé thermo-chimique se lequel la couche de revêtement est constituée de materiaux initiaux gr auxquels une réaction chimique se produit sur la surface du matériau de base. matériau de revêtement présente une très bonne adhérence sur la base lorsque substance initiale pénètre dans le matériau de base et, par conséquent, 30 revêtement ne se détache pas par pelage même lorsqu'il est soumis à conditions d'usure par abrasion sévères. Le procédé.de diffusion a été utilisé par exemple pour déposer revêtements sur des outils de type divers, sur des parties constitutives systèmes transporteurs, sur des plaques filtrantes, ainsi que sur des parties 35 presses qui sont utilisées dans l'industrie céramique. De telles plaq filtrantes ont été utilisées pour filtrer du grès en appliquant une substance céramique humide tres abrasive au travers d'une plaque filtrante perforee. Un tel revêtement par diffusion constitue une technique connue depuis longtemps et elle a été utilisée notamment pour deposer un revêtement de bore cette technique ayant fait l'objet de nombreuses publications au cours de ces vingt dernières années. Cependant, Jusqu'à présent, personne n'a envisage d'utiliser un tel procédé de diffusion pour effectuer un traitement de la surface des plaques filtrantes utilisées dans l'industrie de la pâte à papier et dans l'industrie papetière, bien que les publications selon la technique anterieure 10 mentionnées ci-dessus mentionnent déjà le problème de l'usure des plaques filtrantes et cela depuis les années 1940. Bien qu'il existe - l'heure actuelle une douzaine de fabriquants principaux de plaques filtrantes dans le monde et qu'environ 5000 plaques filtrantes ou tambours filtrants à configuration de surface présentant des 15 contours appropriés, soient en service dans le monde, aucune-de ces plaques ou aucun de ces tambours ne présente les caractéristiques et propriétés des plaques filtrantes objet de la présente invention. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent 20 un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif, Sur les dessins: - La figure 1 représente un tambour filtrant réalise conformement a l'invention; - La figure 2 est une coupe selon A-A de la figure 1 et - La figure 3 représente des courbes qui illustrent de façon schematique 25 des resultats d'essais obtenus en mettant en oeuvre différents tambours filtrants. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que la surface du côte du rotor ou du côté de l'admission d'un tambour filtrant 1, est pourvue de rainures 2 au fond desquelles sont logées les ouvertures 3 de la surface filtrante. Le 30 tambour est soumis à des contraintes lorsque le retor est entraîné en rotation en provoquant des impulsions de pression et la pulpe ou pate à papier brute, ainsi que les impuretés qu'elle contient, qui s'écoulent vers l'intérieur, usent la surface 4 du tambour et en particulier les rives qui sont situées entre les nervures. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, on 35 modifie la composition de la couche de surface du tambour par un dépôt de bore ou de borure afin d'éliminer l'usure (boruration). Cette boruration est réalisée en appliquant une pâte à base de borure E la surface du tambour 'et en chauffant ensuite ce dernier à une température l'ordre de 800 à 1050 C dans une enceinte contenant un gaz protecteur. Il n'e pas nécessaire de protéger les autres surfaces du tambour étant donne que couche du revêtement se forme uniquement sous la pâte. La durée du traiteme varie entre quinze minutes et plusieurs heures en fonction de l'épaisseur de couche de revêtement désirée. Le traitement dépose sur la surface de l'acier t couche dure résistante à l'usure de borure ferrique. Le tambour est de préferer constitué d'acier inaxjdable martensitique de manière que lorsque le bore pénet 10 dans l'acier, le carbone qui est contenu dans l'acier sous une forme dissoute déplace en regard de la couche de borure et se concentre sous cette couche. traitement donne naissance à une couche dure de borure et, sous la couche borure, à une couche qui est plus dure que le matériau de base. L'épaisseur de couche de borure est de l'ordre de 20 à 100.m et sa dureté est de l'ordre 19 15 HV. Le traitement de boruration n'entraine pas de déformation significative da la surface. Grâce a cette caractéristique, lorsque les ouvertures de la plac filtrante subissent un tel traitement, il est remarquablement plus facile contrôler les modifications du diamètre des ouvertures, que dans la technic antérieure. Selon une variante de la presente invention, la surface du tambour pe être revétue d'une couche de carbure de titane dont la dureté est comprise ent 300 et 4500 HV ou d'une couche de nitrure de titane dont la durete est compri entre 1900 et 2400 HV. Dans ces variantes, la couche de revêtement est constitt de substances initiales gazeuses. On peut également appliquer une couche 25 nitrure de titane sur une couche de borure. Les revêtements de carbure de tite et de nitrure de titane sont utilisés sous la forme de pellicules très minc Généralement, l'épaisseur de la couche est de l'ordre de 5 pm. En outre, il e possible de combiner un revêtement multicouche de carbure de titane et de bort ferrique. L'exemple qui suit qui n'a bien entendu aucun caractère limitai illustre l'invention, Afin de montrer comment on peut appliquer les revêtements selon présente invention, on a exécuté des essais sur une plaque filtrante à surfe présentant des contours déterminés, telles que décrites dans le brevet américa 35 4 529 520. Pour ces essais, on a réalisé un tambour filtrant en soudant les un sur les autres quatre plaques incurvées selon une courbure de 90 . Trois d éléments de plaques ont été revêtus selon des procédés differents et l'un de ces éléments a été laissé à l'état non revêtu aux fins de comparaison. Le materiau ce base constituant tous les éléments de plaques était de l'acier conforme a la norme AISI 316. On a également réalisé de la même façon un tambour filtrant en acier inoxydable martensitique AISI 410 et ce tambour a été revêtu des mêmes materiaux de revêtement que le tambour austénitique. On a ensuite réalisé des essais de fonctionnement dans une installation de fabrication de pâte à papier dans des conditions d'abrasion extrêmement sévères. On a pu établir les résultats inaiques 10 ci-après: 1) Acier inoxydable austénitique muni de revêtement., comparé a un acier de même nuance dépourvu de revêtement. On a mesuré l'usure du tambour sur une période d'un mois et on a noté une différence remarquable entre l'élément muni d'un revêtement et celui qui en était 15 dépourvu. Etant donné que le matériau de base est plutôt mou, que la limite élastique est faible et que la pénétration de la couche de revêtement dans la base est également faible, une usure intensive commence lorsque le contour de la surface est endommage, par exemple lorsqu'une particule dure pénètre entre le 20 tambour et le rotor. 2) Acier austénitique muni de revêtement comparé à un acier martensitique également pourvu de revêtement. La dureté et la résistance de l'acier inoxydable martensitique trempe sopt remarquablement supérieures a celle de l'acier austénitique. Par ailleurs, le 25 revêtement dur se caractérise par une pénétration remarquablement meilleure. Les résultats de tests montrent que l'acier inoxydable martensitique pourvu d'un revêtement de borure ferrique présente une résistance à l'usure qui est très supérieure à celle d'un acier austénitique ordinaire ou d'un acier austénitique pourvu d'un revêtement. Les résultats des essais ci-dessus sont consignés dans la figure 3 des dessins annexés qui illustrent l'usure (en millimètres sur l'axe vertical) d'une plaque présentant un contour prédéterminé, en fonction du temps d'utilisation des plaques (exprimé en mois). Les plaques qui donnent les résultats indiqués sur la figure étaient revêtues de borure de fer. Par exemple, l'usure d'une plaque A 35 en acier austénitique dépourvue de revêtement, pendant une période de cinq mois, a été d'environ 0,5 mm alors que l'usure d'une plaque en acier austénitique pourvue d'un revêtement selon l'invention durée de temps. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au3 divers exemples de mise en oeuvre décrits ou représentés ici mais qu'elle ei englobe toutes les variantes. C'est ainsi que par exemple, la configuration dE 10 surface des plaques filtrantes ou du tambour filtrant peut être différente dà celle représentée sur la figure 2. La surface munie du revêtement selon 12 présente invention peut être également plane ou munie de nervures. REVENDICATIONS 1- Plaque perforée ou tambour réalisé a partir d'une telle plaque, utilisé dans des tamis et des presses pour l'industrie de la pâte à papier brute, et pour l'industrie papetière, les trous ménagés dans ladite plaque étant soit des trous ronds, soit des fentes alongées, ladite plaque étant par ailleurs 5 totalement plane ou munie de nervures, d'arêtes, de saillies, de rainures ou équivalent et étant caractérisée en ce qu'une partie au moins des surfaces filtrantes de la dite plaque (1) est munie d'une couche de surface dure pourvue d'un revêtement de diffusion. 2- Plaque perforée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le 10 matériau de base de cette plaque est constitué d'acier inoxydable martensitique. 3- Plaque perforée selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau de base de cette plaque est constitué d'acier inoxydable austénitique. 4- Plaque perforée selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche de surface est principalement constituee de 15 borures ferriques. - Plaque perforée selon l'une quelconque des revendications precedentes caractérisée en ce que la couche de surface est principalement constituée de nitrure de titane. 6- Plaque perforée selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 caractérisée en ce que la couche de surface est principalement constituee de carbure de titane. 7- Plaque perforée selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche de surface est constituée d'un compose d'au moins deux des revêtements suivants: borure ferrique, nitrure de titane, carbure 25 de titane.