Brevet FR2612619A1 — publié le 19880923

DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé pour limiter les entrées d'air dans un four comportant une ouverture définie par sa largeur et Sa hauteur, devant laquelle se déplace une porte qui est ouverte pour introduire ou extraire une charge dans le four et fenrée lors du traitement d'une charge dans le four, une atmosphère de carposition déterminée, neutre ou réductrice, étant injectée et maintenue dans celui-ci, un rideau de gaz étant formé devant l'ouverture de la porte de manière à limiter les entrées d'air dans ledit four. te traitesrer.t thermique des matériaux se fait généralerent à tepperature élevée sous une. atmosphère protectrice, en général réductrice. Dans les fours à ouverture discontinue de porte tels que les fours de forge, il existe un risque de pollution de l'enceinte, par l'air extérieur lorsque l'on outre la porte pour introduire ou extraire une charge. Un technique connue pour éviter ce phénorréne consiste à utiliser des jets de gaz inerte à haute vitesse autour de la porte du four. Pour plus de détails, on pourra se reporter aux brevets US.A.4 448 616, US.A.3 575 398, US.A.1 818 159, et GB.A.478 879. En particulier, le brevet US.A.3 575 398 décrit un four dar.s lequel une rampe peut être disposée au niveau du bas de la porte et le jet de gaz inerte dirigé verticalement vers le haut, tandis qu' une ou plusieurs injections de gaz inerte ou actif ont lieu simultanément à l'intérieur de 1' enceinte afin de conditionner celle-ci. Si les procédés décrits cidessus présentent dans certains cas une efficacité pour éviter les rentrées d'air, ils nécessitent par contre les débits importants de gaz inerte dans la rampe. Ils sont donc coûteux et ne sont pas utilisés en pratique. te procédé selon la présente invention est basé sur la constatation qu'il est possible dans certaines conditions d'injecter de l'air ccmprime devant la porte du four tout en évitant les entrées d'air dans celui-ci, phénomène qui est à priori inattendu. Selon la présente invention, le procédé est caracterisé en ce que le dit rideau de gaz est formé par injection d'air carprirré à travers une fente plaçée à l'entrée du four, aux environs de la partie inférieure de l'ouverture, cette fente étant orientée de manière à produire un rideau d'air catins sensiblement à l'intérieur d'un dièdre dont l'arête est constituée par la fente et dont les faces font un angle avec le plan de l'ouverture du four canaris entre environ 10 et soc, l'injection d'air carprirré à travers la fente étant déclenchée des l'ouverture de la porte et stoppée sensiblement dès la fermeture de celle-ci. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, la vitesse d'injection d'air comprimé devra être suffisante pour assurer une concentration en oxygène dans le four inférieure ou égale à environ 1%. Dans oe but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que la vitesse de l'air comprimé à la sortie de la fente est égale à Irair =4X h i xA1efour L1 e avec air = vitesse de l'air à la sortie de la fente &alpha; = coefficient de correction variant entre 1,5 et 6,5 h = hauteur de l'ouverture du four (mètre) L1= largeur de la fente (mètre) four = masse volumétrique du gaz de l'atmosphère dans le four (kg/m ) air = masse volumetrique de l'air dans les conditions normales de temperature et de pression (kg/m3) De préférence, le débit Q four de l'atmosphère injectée dans le four dès l'ouverture de la porte et jusqu'à la fermeture de celle-ci sera au plus égal à four6 t3 x L2 x h xw L2 étant la largeur de l'entrée du four exprimee en mètres. (En général, L2 sera légèrement inférieure à L1) Des la fermeture de la porte du four, le débit de l'atmosphère injectée dans celui-ci sera juste suffisante pour s'opposer aux rentrées d'air dans le four, les dites rentrées d'air étant généralement dues à l'absence d'étanchéité complète des fours de traitement thermique. Le coefficient 4 sera déterminé en fonction de la concentration maximale en oxygène désirée dans le four. Les autres paramètres de la formule étant fixés, on fait varier la vitesse d'injection de l'air dans la fente jusqu'à obtenir une concentration mesurée d'oxygène égale à la concentration souhaitée. Le rideau d'air sera oriente en position moyenne, de l'ordre de 300.Le coefficient &alpha;, une fois déterminé par un four, les autres paramètres, tels que pair, four et l'orientation d'injection de 1 'air comprime peuvent varier, sans modification du coefficient L'invention concerne également un four de forge carportant notamaent une ouverture munie d'une porte pour l'entrée et la sortie de la charge à traiter dans le four, caractérisé en ce qu'il comporte également une rampe munie d'une fente s'étendant sur toute la largeur du four, place à l'entrée de celui-ci, dans sa partie inférieure, ainsi que des moyens d'injection d'air carpriné à travers la fente, celle-ci étant orientée de sorte que le rideau d ' air carprimé engendré à travers la dite fente se trouve à l'intérieur d'un dièdre dont l'arête est constituée par la fente et dont les plans font un angle campais entre 10 et 50 par rapport au plan de l'ouverture du four. De préférence, la fente sera continue sur toute la largeur du four. L'invention sera mieux carprise à l'aide de l'exemple de réalisation suivant, donné à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent - la figure 1, une vue schématique de dessus selon l'axe BB de la zone d'entrée d'un four selon l'invention, - la figure 2, une vue schématique selon l'axe Ax de cette même zone d'entrée du four. Sur ces figures, l'entrée 1 du four a une largeur L2 et une hauteur h ; délimitées par les parois latérales 2, 3 d'une part et les parois supérieures et inférieures 4, 5 d'autre part. Le four cor'porte une porte coulissante 6 qui coulisse le long de la paroi 4 jusqu'à venir s'appuyer sur un prolongement 7 de la paroi inférieure 5. Ce prolongement 7 constitue une plaque d'introduction des charges dans le four. I1 est muni dans son extrémité la plus éloignée de l'entrée du four d'une rappe pour l'injection d'air comprimé 8 munie d'une fente 9 en pointillés sur la figure. Cette rampe 8 a une longueur L1 sensiblement égale ou supérieure à la largeur L2 de l'entrée du four. Elle est reliée à des moyens d'injection d ' air comprimé non représentés sur ces figures. La fente 9 est orientée vers l'extérieur du four et forme un angle par rapport à la verticale parallèle à l'entrée du four. Cet angle dW peut varier entre 100 et 500. La géométrie de cette fente doit être telle que l'injection d'air carprirré crée un rideau d'air schématisé par la flèche 10 et qui reste à l'intérieur du dièdre dont l'arête est constituée par la fente 9 et délimitée par des plans faisant un anglet par rapport à la verticale variant entre 10 et 50 . Cct indiqué précédemment, dès que l'on soulève la porte du four, on déclenche une injection d'air comprimé, de préférence à une vitesse telle qu'indiquée plus haut. Pendant ce temps, le débit de l'atmosphère injectÉe dans le four, par des moyens non représentés sur la figure, est limité à la valeur Qfour indiquée plus haut. Lorsque la charge a été introduite ou retirée du four, la porte coulisse verticalement et vient fermer celui-ci, ce qui déclenche, dès la fermeture carplète, l'arrêt de l'injection du rideau d'air à travers la fente 9. La synchronisation entre l'injection d'air comprime à travers la fente et l'ouverture de la porte peut être réalisée simplement à l'aide de moyens de synchronisation, connus en soi, qui n' entrent pas dans le cadre de la présente invention. Ce procédé et le dispositif associé ont pour principal but d'améliorer l'étanchéité des fours tels que les fours de forge à chauffage électrique. L'application de ces procédé et aispositif permet en particulier l'utilisation de maniere économique d'azote ccmne atmosphère de protection à la place de l'air dans le four lui-même, éventuellement en mélange avec de l'hydrogène, par exemple, lorsqu'on souhaite abtenir des atmosphères réductrices. REVENDICATIONS l.Procédé pour limiter les entrées d'air dans un four carportant une ouverture, définit par sa largeur et sa hauteur, devant laquelle se déplace une porte qui est ouverte pour introduire ou extraire une charge dans le four et fermée lors du traitement d 'une charge dans le four, une atmosphère de carposition déterminée, neutre ou réductrice étant injectée et maintenue dans celui-ci, un rideau de gaz étant formé devant l'ouverture de la porte de manière à limiter les entres d'air dans ledit four, caractérisé en ce que ledit rideau de gaz est formé par injection d'air canprimé à travers une fente plaçée à l'entrée du four, aux environs de la partie inférieure de l'ouverture, cette fente étant orientée de manière à produire un rideau d'air s'écartant de l'entrée du four et compris sensiblement à l'intérieur d'un dièdre dont l'arête est constituée par la fente et dont les faces font un angle avec le plan de l'ouverture du four compris entre environ 10 et 50 , l'injection d 'air comprimé à travers la fente étant déclenchée dès l'ouverture de la porte et stoppée sensiblement dès la fermeture de celle-ci. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de l'air carprirré à la sortie de la fente est égale à Xair -cxx h h X-\pf\ avec #air = vitesse de l'air à la sortie de la fente cl coefficient de correction variant entre 1,5 et 6,5 h = hauteur de l'ouverture du four (mètre) L"= largeur de la fente (mètre) four = masse volumétrique du gaz de l'atmosphère dans le four (kg/m ) air = masse volumétrique de l'air dans les conditions normales de température et de pression (kg/m3) 3.Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le débit de l'atmosphère injectée dans le four dès l'ouverture de la porte et jusqu'à la fermeture de celle-ci, est au plus égal à Qfour4* *3 x L2 x h xT\ hlPair L2 étant la largeur de l'entrée du four exprimée en mètres. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que dès la fermeture de la porte, le débit d'atmosphère injectée dans le four est juste suffisant pour s'opposer aux rentrées d'air dans le four. 5.Four de forge canportant notamment une ouverture (1) munie d'une porte (6) pour introduire et extraire une charge à traiter dans le four, caractérisé en ce qu'il comporte également une rampe (8) munie d'une fente (9) s'étendant sur toute la largeur L2 du four, plaçée à l'entrée du four, dans sa partie inférieure ainsi que des moyens d'injection d'air canprime à travers la fente (9), celle-ci étant orientée de sorte que le rideau d'air comprimé engendré à travers la dite fente se trouve à l'intérieur d'un dièdre dont l'arête est constituée par la fente (9) et dont les plans font un angle compris entre environ 10 et soc par rapport au plan de l'ouverture (1) du four. 6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que la fente (9) est continue.