Brevet FR2647885A1 — publié le 19901207

La présente invention concerne un Four-Tùnnel de Forge à Convoyeur à Chaine de Charges unitaires. Dans la technique connue, les fours de forge ou de traitement thermique sont composés d'une sole fixe ou mobile et d'une partie radiante destinée à répartir uniformément la chaleur. Dans les fours de traitement thermique, l'ambiance est inherte grâce à un gaz convenable. Dans les fours de forge, l'atmosphère est légère- ment réductrice afin de garder toutes les caractéristiques aux aciers. Lorsque la sole de ces fours est mobile. les pièces sont convoyées en masse et chauffées de façon inégale en fonction de cette masse. Ces fours nécessitent une importante quantité d'énergie et comprennent habituellement des brûleurs tout au long du tunnel. Les gaz brûlés sont rejetés à très haute température ce qui crée des conditions de travail difficiles pour les opérateurs. Pour remédier à ces différents inconvénients la présente inventior a pour but de diminuer la consommation d'énergie ainsi que le nombre des opérateurs. Conçue de façon à réduire les pertes énergétiques, elle permet aussi d améliorer les conditions de travail pour les utilisateurs quant à la température ambiante. Le four-tunnel de forge à convoyeur à chaine de charges unitaires selon une forme préférentielle d'application servant pour le forgeage de pièces spécifiques; ci-dessous décrite, comprend une partie chauffante en forme de tunnel, parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe en matériau réfractaire. dont la partie intérieure moulée. de très faible section. a des cotes adaptées à la forme et aux dimensions des pièces à chauffer de telle sorte que la vitesse des gaz remontant le tunnel à contre-courant par rapport aux pièces à traiter. soit croissante depuis le brûleur situé du côté déchargement. jusqu au ventilateur de tirage des gaz placé à L'entrée du tunnel. Les pièces à chauffer circulent au travers du four-tunnel de forme appropriée au moyen dlun convoyeur à chaine de charges unitaires, permettant de ne chauffer que la partie à traiter ce qui engendre une notable économie d'énergie par rapport aux pièces habituellement chauffées en masse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels - La figure 1 représente le schéma de principe du Four-Tunnel de forge à convoyeur à chaine de charges unitaires et ses différents organes. - La figure 2 représente la face latérale du four-tunnel de forge et de la poutre réfrigérée. - La figure 3 représente le four-tunnel de forge côté brûleur et déchargement. - La figure 4 représente la face du four-tunnel 2 de forge côté brûleur (B1) et déchargement (B ). - La figure 5 représente en coupe le système d'accrochage de la partie amovible du tunnel. - La figure 6 représente la coupe A - A, côté chargement et entrée du four-tunnel de forge. - La figure 7 représente la coupe B - B, côté sortie et déchargement où se trouvent le brûleur et le forgeron. - La figure 8 représente en détail, les éléments de la chaine du convoyeur. - La figure 9 représente une section de chaine dans le convoyeur destinée à recevoir les platines et douilles de forme appropriée selon les pièces à chauffer. - La figure 10 représente ure plaquette à douilles et une pièce à chauffer Le Four-Tunnel de forge à convoyeur à chaine de charges unitaires selon l'invention. tel que représenté sur le schéma de la figure 1. comprend - ne chambre de chauffe en forme de tunnel (1) parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe isolante (2) permettant d'avoir un bon calorifugeage; la partie centrale de la chambre de chauffe (1) en matériau réfractaire, de très faible section intérieure, dont les cotes sont adaptées aux formes et dimensions des pièces (4) à chauffer, constitue l'enceinte (30) du four (1), dans laquelle circulent les gaz (5) servant au chauffage ainsi que les pièces (4) à traiter. La forme de cette enceinte (30) peut être obtenue notamment par le moulage en béton réfractaire (32), au moyen de fibres réfractaires ou tout autre produit susceptible de réfléchir convenablement l'énergie vers les pièces (4) à chauffer. - Un brûleur (6) muni d'une arrivée d'air (7) est disposé en bout du four-tunnel (7) du côté du déchargement (8) afin d'assurer la température maximale à la pièce (4) juste avant que l'opérateur la saisisse au moyen d'une pince (9) pour la forger. - Un ventilateur (10) de tirage des.gaz (5) muni d'une cheminée d'évacuation (11) est placé en tête du four-tunnel (1) côté entrée (12) des pièces (4). - Le convoyeur (13) est formé d'une chaine ( de charges unitaires munie de douilles (15) en acier réfractaire de forme appropriée, destinées à recevoir les "lopins" (4) ou autres pièces à chauffer avant d'être forgés. La chaine (14) du convoyeur (13) circulant autour d'une poutre réfrigérée (16), se déplace à l'intérieur de l'enceinte (30) du four-tunnel (1). - La poutre (16) ayant une sole réfractaire (17) est formée d'un caisson refroidi au moyen d'un liquide ou d'un gaz circulant sous pression ou par gravitation naturelle. Le convoyeur (13) es équipé d'un variateur (18) permettant de règler la vitesse de la chaine (14) ainsi que d'un moto-réducteur (19). La figure 2 représente la face latérale du fourtunnel de forge (1) selon l'invention, recouvert d'un capot métallique (3) dont la partie inférieure (21) est fixe et vient s'adapter au-dessus de la poutre réfrigérée (16) autour de laquelle circule le convoyeur (13), la partie supérieure (20) du dit capot métallique (3) venant recouvrir l'enveloppe isolante (2), est amovible et divisée en plusieurs sections pour faciliter la manipulation. La figure 3 représente en détail sur la partie du four-tunnel (1) côté bruleur (6) et déchargement (8), les moyens de fixation (22) de la partie supérieure (20) du capot métallique (3) sur la partie inférieure (21) ainsi qu'un joint de raccordement (33) des différentes sections de la dite partie supérieure amovible (20). Sur la figure 4 représentant la face du fourtunnel (1) côté déchargement (8) sontfigures - En partie B1 l'implantation de la bride de fixation (29) du brûleur (6) sur la partie supérieure mobi le (20) du capot métallique (3) selon la forme d'applica tion ici décrite, le dit brûleur (6) pouvant également être implanté dans l'axe du four-tunnel (1). Dans d autres formes d'application, le Four-Tunnel de forge (1) selon l'invention, peut être équipé de plusieurs brûleurs (6). En partie B2 la partie inférieure (21) du capot métallique (3) comportant une trappe d'accès (35) à l'en ceinte (30) du four-tunnel (1) ayant une découpe (34) adap tée à la forme et aux dimensions des pièces (4) permettant le passage des dites pièces (4) circulant à l'intérieur du dit four-tunnel (1) pour être chauffées, afin de réduire au maximum les déperditions de calories, ainsi que la gou lotte de protection (31) des douilles (15) et de la chaîne (14) du convoyeur (13). Le système d'accrochage de la partie supérieure amovible (20) du capot métallique (3) sur la partie inférieure (21), représenté en coupe sur la figure 5, comprend une patte de fixation (22) et un boulon (23). La coupe A - A du four-tunnel (1) sur la figure 6, montre la position de la pièce (4) à forger sur la douille (15) protégée par une goulotte (31) à l'intérieur de l'enceinte (30) de la chambre de chauffe (1) de forme réduite, adaptée à la forme et aux dimensions de la dite pièce (4), moulée au moyen de béton réfractaire (32) à l'intérieur de plusieurs couches isolantes (2) protégées par le capot métallique (3). La coupe B - B représentée sur la figure 7, mon tre la pièce (4) à forger sur la douille (15). à l'inté rieur de l'enceinte (30) du four-tunnel (1) côté décharge ment (8), montrant le profil agrandi de l'enceinte (30b). Sur la figure 8 montrant en détail la chaine (14) du convoyeur (13), formée de maillons (24) et (25). les maillons (24) sont munis d'un méplat (26) destinés à rece voir une plaquette (27) surmontée de deux douilles (15) en acier réfractaire. Les douilles (15) peuvent être re liées entre-elles afin de réduire les-possibilités de dé formation dues à la haute température des gaz (5) qu'elles traversent. Les "lopins (4) ou autres pièces à forger sont posées dans les douilles (75) avant d'être introduits dans l enceinte (30) du four-tunnel (1), la plaquette (27) est interchangeable et fixée sur le méplat (26) au moyen de deux boulons (28). Sur la figure 9 les maillons (24) munis d'un méplat (26) et les maillons (25) sont représentés à l'tinté rieur du convoyeur (13). Un "lopin" (4) est représenté sur la figure 10 avant d'être posé sur la douille (15) fixée sur la plaquet te (27) destinée à être fixée sur le méplat (26) du maillon (24). Les pièces (4) ou "lopins sont posées soit manuellement par un opérateur. soit mécaniquement, soit au tomatiquement, dans les douilles (15) de forme et de dimen sions appropriées. pour être transportées dans l'enceinte (30) du four-tunnel (1) au moyen du convoyeur (13) à chaine (14), pour y être chauffées. le dit convoyeur (13) étant placé dans le tunnel (1) parfaitement isolé. les pièces (4) circulant dans le sens inverse à celui des gaz (5), sont introduites à température ambiante dans l'enceinte (30) du four-tunnel (1) pour s'élever progressivement et arriver près du brûleur (6) pour atteindre la température de forge. La pièce (4) est alors déchargée soit par le forgeron à l'aide d'une pince (9) ou de tout autre moyen, soit mécaniquement, soit par opérateur automatique ou robot soit par gravité. Le Brûleur (6) placé en bout du tunnel (1) côté déchargement (8), assure la chauffe par I'écoulement et l'épuisement des gaz de combustion, la vitesse des gaz (5) remontant le tunnel (1) à contre-courant par rapport au déplacement des pièces (4), allant croissante depuis le brûleur (6) jusqu'au ventilateur (10) de tirage des gaz- (5) situé à l'autre extrémité, côté entrée (12). La vitesse de convoyage peut être variable afin d'adapter le temps de chauffe au type ou à la masse des pièces (4). La puissance du brûleur peut, elle aussi, être variable afin de règler finement la température finale de la. pièce avant l'opération de forge. Le contour du profil de l'enceinte (30) est adapté à celui du produit à chauffer: ce contour est de forme et de section variables tout au long du convoyeur (13) afin d'adapter la vitesse d'écoulement des gaz brûlés (5) aux exigences de la chauffe. La section de l'enceinte (30) est plus importante dans la zone proche du brûleur (6) que dans la zone proche du ventilateur (10) de tirage des gaz (5), afin de faire varier la vitesse des gaz (5), inversement à la température de ceux-ci et assurer un échange calorique constant. Le convoyeur (13) à chaine (14) circule autour d'une poutre (16) qui est réfrigérée pour réguler la température extérieure de la chambre de chauffe (1) afin d'tex ter les risques de dillatation trop importants, dus à la très haute température intérieure du four (7), et diminuer les déformations dues à la dillatation des parties métalliques. L' enceinte (30) du four-tunnel (1) ayant une section réduite proche de celle des pièces (4') à forger, permet de diminuer le volume à chauffer ce qui entraîne une notable économie d'énergie. La parfaite isolation de la chambre de chauffe (1) et ses ouvertures réduites, éliminent les déperditions vers l'extérieur ce qui améliore les conditions de travail des opérateurs. Il est bien entendu que la présente invention ne se limite pas à la simple forme d'application ici décrite. Dans d'autres cas et pour le forgeage de pièces (4) de forme différentes, le four-tunnel de forge (1) aura les mêmes propriétés et sera conçu avec des matériaux identiques assurant la parfaite isolation de la partie chauffante dont l'enceinte (30) aura un profil et des dimensions appropriés selon ceux de la pièce (4) à chauffer. Dans ce cas, la plaquette interchangeable (27) à douilles (15) destinée à recevoir les pièces (4) unitaires pour le convoyage à l'intérieur de l'enceinte (30) sera déposée et remplacée par un support de forme et dimensions adaptées à celles de la pièce (4) à chauffer de teile sorte que toujours. seule la partie de la pièce (4) devant être chauffée soit en contact avec les gaz () puis en fin de parcours, avec la flamme du brûleur (6) juste avant d'être reprise par le forgeron pour être forgée, la forme du profil de l'enceinte (30) du four (i) comprenant toujours une goulotte (31) de dimensions adaptées pour la protection des douilles ou autre support (15) et de la chaine (14) du convoyeur (13). REVENDICATIONS 1 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à chaine de Charges unitaires caractérisé en ce qu'il est composé d'une chambre de chauffe (1) en forme de tunnel "Four-Tunnel", parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe isolante (2) en matériau réfractaire, recouverte d'un capot métallique (3); la partie centrale de la dite chambre de chauffe (1), constituant l'enceinte (30) du four (1), étant moulée, de section réduite, ayant un profil adapté à la forme et aux dimensions des pièces (4) à chauffer et variable, allant s'élargissant depuis l'entrée (12) des pièces (4) vers la sortie (8) côté brûleur (6), en fonction de la vitesse des gaz brûlés (5) remontant le tunnel à contre-courant par rapport au déplacement des pièces (4), et allant croissante depuis le brûleur (6) muni d'une arrivée d'air (7) placé du côté du déchargement (8), vers le ventilateur (10) de tirage des gaz (5) équipé d'une cheminée d'évacuation (11) placé en tête du tunnel (1), côté chargement (12) des pièces (4); les dites pièces (4) à chauffer étant transportées à l'intérieur de la chambre de chauffe (1) au moyen d'un convoyeur (13) formé d'une chaine (14) de charges unitaires circulant autour d'une poutre (16) à sole vréfractaire (17), refroidie au moyen d'un fluide ou d'un gaz circulant sous pression ou par gravitation naturelle, la dite chaine (14) étant formée de maillons (24) et (25), les maillons (24) étant munis d'un méplat (26) destiné à recevoir une plaquette (27) surmontée de deux douilles (ils) en acier réfractaire pouvant être reliées entre elles, destinées à recevoir les "lopins" (4) ou autres pièces à chauffer avant d'être forgés, et ayant une forme adaptée aux dites pièces (4), la plaquette (27) interchangeable, étan fixée sur le méplat (26) à l'aide de deux boulons (28); la chaîne (14) du convoyeur (13) et les douilles (15) se trouvant protégées dans une goulotte (31), seule une partie de la pièce (4). de longueur prédéterminée. étant portée à la température de forge, dans un volume restreint de chauffe, entrainant une importante économie d'énergie ainsi que rapidité et régula rité de chauffe; le convoyeur (13) traversant l'enceinte (30) du four-tunnel (1) étant équipé d'un variateur (18) permettant de règler la vitesse de la chaîne (14) ainsi que d'un moto-réducteur (19). 2 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de Charges unitaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que le profil de l'enceinte (30) de la chambre de chauffe (1) est de forme adaptée à celle de la pièce (4) à chauffer, la dite forme du profil de l'enceinte (30) pou vant être obtenue notamment par le moulage en béton réfrac taire (32), au moyen de fibres réfractaires ou tout autre produit susceptible de réfléchir convenablement l'énergie vers la pièce (4) à chauffer; ce profil de l'enceinte (30) de dimensions réduites, étant plus étroit (30a) côté entrée (12) du tunnel (1) et légèrement plus important (30b) côté déchargement (8) près du brûleur (6) afin d'adapter la vi tesse d'écoulement des gaz brûlés (5) aux exigeances de la chauffe, la dite vitesse des gaz (5) variant inversement à la température de ceux-ci afin d'assurer un échange calo rique constant: le capot métallique (3) recouvrant 1 'envie loppe isolante (2) du four-tunnel (1) ayant une partie infé rieure (21) fixe comportant une découpe (34) dans une trappe d'accès (35) à l'enceinte (30) du four-tunnel (1) côté dé chargement (8), la dite découpe (34) permettant le passage des pièces à chauffer (4) sur les douilles (15) du convoyeur (13) à chaine (14), tant du côté de l'entrée (12) que du côté sortie (8), étant de forme et de dimensions appro priées, proches de celles des pièces (4) à forger, réduisant ainsi au maximum les déperditions d'énergie, la partie supé rieure (20) du dit capot métallique (3) étant amovible et sectionné pour permettre la manipulation. les sections étant reliées entre-elles au moyen de joints de raccordement (33). la dite partie supérieure (20) étant adaptée sur la partie fixe inférieure (21) au moyen de pattes de fixation (22) et de boulons (23). 3 - Four-Tunnel de Forge à convoyeur à chaine de charges unitaires selon les revendications 1 et 2 carac térisé en ce que le chargement des pièces (4) à traiter peut se faire manuellement, mécaniquement ou. automatiquement à l'aide d'un manipulateur ou d'un robot, le déchargement pouvant se faire de même, manuellement par le forgeron à l'aide d'un moyen (9) (pince ou autre), mécaniquement, par opérateur automatique ou robot ou par gravitation. 4 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de Charges unitaires selon la revendication 1 caractérise en ce que la bride de fixation (29) du brûleur (6) est implantée sur la partie supérieure mobile (20) du capot métallique (3) selon une forme d'application, le dit brûleur (6) pouvant être implanté dans l'axe du four-tunnel (1); dans d'autres formes d'application, le dit four-tunnel de forge (1) selon l'invention, pouvant être équipé d'un ou de plusieurs brûleurs.