Brevet FR2816041A1 — publié le 20020503

L'invention concerne un nouveau garnissage réfractaire composite isolant pour des fours de traitement thermique continu, alterné ou séquentiel contenant des atmosphères corrosives et/ou nocives, l'invention concerne également les fours équipés d'un tel garnissage. L'invention concerne en particulier les fours pour les traitements thermiques de pièces, celles-ci pouvant être imprégnées de produits dont les vapeurs sont corrosives (par exemple de graisse, de chlore ou autre...), traversent le garnissage réfractaire ou isolant, et détériorent la paroi en tôle du four sur laquelle elles se condensent ainsi que les moyens de fixation du garnissage sur ladite paroi. Le problème est minimisé en intégrant dans le garnissage une couche fibreuse empêchant partiellement le passage des vapeurs corrosives et/ou en modifiant les moyens de fixation par exemple en les plaçant judicieusement dans les zones de la paroi à température plus élevée où les condensations sont moins abondantes (par exemple dans le brevet US 4,379, 382), ou par exemple en les remplaçant par un adhésif protecteur. La nécessité d'agir sur les moyens de fixation montre bien que le problème d'étanchéité du garnissage par rapport aux vapeurs et aux condensations n'est pas résolu de façon satisfaisante puisque des problèmes de corrosion subsistent et entraînent des arrêts de production pour effectuer les réparations. Le but de la présente invention est de résoudre de manière fiable ce problème, en particulier dans les fours de traitement thermique pour lesquels la face externe de la tôle est au contact de la température ambiante, la tôle étant elle-même à une température inférieure aux températures de condensation des vapeurs nocives et/ou corrosives de condensation des vapeurs nocives et/ou corrosives. Ce but est atteint par l'invention qui consiste en garnissage réfractaire composite appliqué contre la paroi interne de la tôle d'une enceinte de four de traitement thermique continu, alterné ou séquentiel de pièces placées dans l'enceinte dudit four, l'atmosphère de ladite enceinte contenant des gaz ou vapeurs, corrosives et/ou nocives aptes à traverser au moins en partie les couches du garnissage réfractaire composite, et à se condenser sur les parties froides de l'enceinte, caractérisé en ce qu'il se compose successivement, de la tôle vers l'enceinte, des couches ou groupes de couches successifs suivants : au moins une couche étanche aux vapeurs en matériau non métallique à base de matériau choisi dans l'ensemble (caoutchouc, matières plastiques) suivies immédiatement d'un premier groupe de couches isolantes et/ou très isolantes dont la conductibilité thermique, mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 01 1. 2], et se terminant côté enceinte par un deuxième groupe de couches isolantes ou semi isolantes denses dont la conductibilité thermique mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 02 2]. En outre on peut prévoir entre le premier groupe et le deuxième groupe, un troisième groupe de couches isolantes légères et structurantes ou de couches denses dont la conductibilité thermique mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 05 10]. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes : - figure 1 : coupe verticale partielle d'un garnissage de l'art antérieur, - figures 2 et 3 coupes verticales partielles de deux exemples de garnissage selon l'invention. La figure 2 montre un garnissage selon l'état de la technique comportant côté tôle une ou plusieurs couches isolantes (a) en matériau non fibreux et de façon facultative, côté intérieur du four, une ou plusieurs couches semi-isolantes ou isolantes de sécurité. L'enceinte du four (E) est à une température (Ti) nécessaire au traitement des pièces, et elle est saturée en vapeurs corrosives, et les couches (a) et (b) abaissent la température jusqu'à une température (T) de paroi qui soit acceptable sur le plan de la sécurité et des déperditions de chaleur, généralement voisine de la température extérieure (Te), soit environ 50 C à 80 C. A cette température (Te), les vapeurs (v) traversant le garnissage et se condensent sur la face interne de la tôle (t). On se rapporte à présent aux figures 2 et 3. Un garnissage selon l'invention se caractérise à la fois par - l'adjonction d'une ou plusieurs couches (1) étanches côté paroi, ou tôle (t), au contact ou non de ladite paroi (t), l'utilisation de couches très isolantes, éventuellement l'utilisation d'un renforcement par treillis métallique ou fibres métalliques ou non et/ou de couches structurantes. Le principe directeur est de réussir à baisser suffisamment la température (Ti) de l'enceinte (E) et jusqu'à une température prédéterminée (Ti) pour pouvoir placer devant la paroi (t) une ou plusieurs couches d'un matériau étanche aux vapeurs ou gaz et résistant à la corrosion, mais peu résistant à la chaleur, la température prédéterminée (Tl) étant choisie pour être supportée sans détérioration par le matériau étanche. Pour cela un garnissage selon l'invention se compose successivement, de la tôle (t) vers l'enceinte (E) des couches ou groupes de couches successifs suivants : - au moins une couche étanche (1) aux vapeurs en matériau non métallique à base de caoutchouc ou de matières plastiques par exemple choisi dans l'ensemble (caoutchouc, polymère, polyéthylène, polypropylène, polycarbonate...) pouvant être plaquée ou non contre la tôle, - suivies immédiatement d'un premier groupe de couches isolantes et/ou très isolantes (Gi) dont la conductibilité thermique, mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 01 1. 2], et se terminant côté enceinte par un deuxième groupe de couches isolantes ou semi isolantes (G2) denses dont la conductibilité thermique mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 02 2]. De façon optionnelle on peut prévoir entre le groupe (Gi) et le groupe (G2), un troisième groupe (G3) de couches isolantes légères et structurantes ou de couches denses dont la conductibilité thermique mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 05 10] et/ou on peut prévoir sur le garnissage un renforcement de sécurité en treillis ou en fibres métalliques ou non. On peut en outre ajouter au garnissage composite ci-dessus défini : - différentes couches étanches de manière à optimiser la tenue du four, - différentes couches isolantes de manière à optimiser la consommation du four. Avec ce type de garnissage, dont les couches sont empreintes de vapeurs, de dépôts, ou condensats corrosifs le four peut continuer de fonctionner. En effet, la couche étanche de sécurité joue alors son rôle et le four peut tenir plus durablement sans perte énorme d'isolation, et d'énergie. On précise qu'un type de garnissage selon l'invention permet de construire des parois très isolantes et en même temps offrant une grande sécurité de fonctionnement, une durée de vie accrue, un gan d'énergie certain, un gain de maintenance, une diminution de la fréquence et la durée des arrêts. A titre d'exemple on donne ci-après deux exemples de garnissages composites selon l'invention et des résultats de mesures de transfert de chaleur à travers lesdits garnissages en référence aux figures 2 et 3 : 1 er exemple de composition de garnissage composite-figure 2 N de couche Désignation @# [W/mK] Epaiss, [m] Temp [ C] 1 Couche étanche 1 0.01 T1 = 44. 36 2 Couche très isolante 0. 021 0. 05 T2 = 47.10 3 Couche isoalnte 0.08 0.05 T3 = 698.92 4 Couche structurante isolante 0. 740 0. 080 T4 = 870.02 5 Couche isolante 0.3 0.110 T5 = 899. 62 Epaisseur 0.300 [m] Totale . Calcul de flux de chaleur à travers la paroi T, =1000 [ C] Te = 17 [ C] Q = 273. 764 [W/m2] 'Les résultats permettent de vérifier que la température du réfractaire de la couche étanche n'est pas supérieure à sa Température de fusion. T solidus = 550 [ C] 2ème exemple de composition de garnissage composite ? de couche Désignation ## [W/mK] Epaiss, [m] Temp [ C] 1 Couche étanche 1 0.01 T1 = 31. 70 2 Couche très isolante 0. 021 0. 05 T2 = 32.96 3 Couche isolante 0.07 0.05 T3 = 334. 18 4 Couche structurante isolante 0.08 0.050 T4 = 424.54 5 Couche isolante 0.3 0.110 T5 = 503. 61 Epaisseur 0.270 [m] Totale Calcul du flux de chaleur à travers la paroi T, = 500 [ C] Te = 17 [oC] Q = 126. 511 [W/m2] REVENDICATIONS 1. Garnissage réfractaire composite appliqué contre la paroi interne de la tôle (t) d'une enceinte de four de traitement thermique continu, alterné ou séquentiel de pièces placées dans l'enceinte (E) dudit four, l'atmosphère de ladite enceinte contenant des gaz ou vapeur corrosives et/ou nocives aptes à traverser au moins en partie les couches du garnissage réfractaire composite, et à se condenser sur les parties froides de l'enceinte, caractérisé en ce qu'il se compose successivement, de la tôle (t) vers l'enceinte (E) des couches ou groupes de couches successifs suivants : au moins une couche étanche (1) aux vapeurs en matériau non métallique à base de matériau choisi dans l'ensemble (caoutchouc, matières plastiques). suivies immédiatement d'un premier groupe de couches isolantes et/ou très isolantes (Gi) dont la conductibilité thermique, mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 01 1. 2], et se terminant côté enceinte par un deuxième groupe de couches isolantes ou semi isolante (G2) dense dont la conductibilité thermique mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 02 2]. 2. Garnissage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le matériau de la couche étanche (1) est choisi dans l'ensemble (caoutchouc, polymère, polypropylène, polycarbonate) 3. Garnissage selon l'une des revendication 1 à 2 caractérisé en ce qu'on prévoit entre le premier groupe (Gi) et le deuxième groupe (G2), un troisième groupe (G3) de couches isolantes légères et structurantes ou de couches denses dont la conductibilité thermique mesurée en W/mK est comprise dans l'intervalle [0. 05 10]. 4. Garnissage selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'on prévoit un renforcement de sécurité en treillis ou en fibres. 5. Garnissage selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte en outre différentes couches étanches de manière à optimiser la tenue du four. 6. Garnissage selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte en outre différentes couches isolantes de manière à optimiser la consommation du four. 7. Four pour le traitement thermique de pièces, continu, alterné ou séquentiel de pièces placées dans l'enceinte (E) dudit four, l'atmosphère de ladite enceinte contenant des gaz ou vapeur corrosives et/ou nocives aptes à traverser du moins en partie les couches du garnissage réfractaire composite, et à se condenser sur les parties froides de l'enceinte, caractérisé en ce qu'il comporte, appliqué contre la paroi interne de la tôle t de l'enceinte un garnissage composite selon l'une au moins des revendications 1 à 6.