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"PROCEDE ET FOURS POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DES METAUX" formée par
Certains procédés de traitement thermique de métaux tels que les aciers dits "rapides" et les alliages analogues comprennent un traitement préillifuinaire à une tempé- rature relativement basse et un traitement subséquent à haute température, suivi d'une trempe dans l'huile ou un bain analogue. Ces divers stades ont jusqu'ici été réalisés dans des fours distincts, ce qui obligeait à transférer la ma- tière traitée d'un four à un autre, cette matière étant par suite exposée à l'air et par conséquent sujette à s'oxyder.
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La présente invention a pour objet un procédé et un appareil de traitement thermique multiple qui utilisent pour les divers stades du traitement des chambres de four dis- tinctes mais communicantes, de façon à faciliter le transfert de la matière d'une de ces chambres à une autre, et dans lesquels on fait en sorte qu'il règne dans chacune des cham- bres et dans les conduits de communication des conditions atmosphériques telles qu'elles excluent l'air atmosphérique externe et maintiennent une atmosphère enveloppante de cons- titution prédéterminable, appropriée à la nature de la matière en cours de traitement.
Fig. 1 des dessins annexés est une vue perspective d'un four de traitement multiple à chauffage électrique suivant un des modes de réalisation de l'invention.
Fig. 2 est une coupe horizontale du four de fig. 1.
Fig. 3 est une coupe suivant 3-3 (fig. 2) à plus grande échelle.
Fig. 4 est une coupe horizontale d'une construction modifiée.
Le four multiple 10 représenté dans les fig. 1 à 3 comprend un four de traitement préliminaire 11, un four à haute température 12 et un conduit enveloppé 13 constituant une chambre intermédiaire qui relie entre elles les ouvertu- res de chargement 14 et 15 des chambres 11 et 12.
Chacune des chambres est garnie d'une matière calo- rifuge 16 et renferme des éléments de chauffage 17. Le conduit 13 présente dans sa paroi inférieure une ouverture 19 munie d'un rebord inférieur 20 qui descend à l'intérieur d'un bac de trempe 21 muni d'un panier 22 destiné à recevoir les pièces.
Le conduit 13 présente une ouverture de porte 23 dont la paroi de base présente une fente d'injection étroite 24 servant à admettre des gaz brûlés provenant d'une chambre
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de combustion 25 alimentée de gaz combustible et d'air par des tuyaux 26: 27. Des robinets (non représentés) prévus sur ces tuyaux permettent de régler les quantités de gaz passant dans ces tuyaux.
On décrira le fonctionnement du four en se référant particulièrement au traitement thermique à plusieurs stades d'un acier spécial. On introduit d'abord l'acier dans la chambre de chauffage préliminaire 11 où sa température peut être élevée à 8700 C environ. Par l'ouverture 23, qui permet d'avoir accès à l'intérieur de la chambre 11, on transfère alors le métal chaud à la chambre à haute température 12 où ce métal peut être porté à 1290 C environ. Aussitôt que la température élevée désirée se trouve atteinte, on enlève le métal à haute température du four 12 et on le laisse tomber à travers l'ouverture 19 dans le bac de trempe à l'huile 21 dont l'huile est de préférence maintenue à 1500 C environ.
Ces opérations successives sont réalisées dans une atmos- phère réglée obtenue en dirigeant les gaz brûlés provenant de la chambre de combustion 25 de bas en haut à travers la fente d'injection 24 de façon que ces gaz constituent un rideau excluant l'air en travers de l'ouverture 23, viennent frapper la paroi supérieure de cette ouverture et, de là, pénètrent dans les chambres 11 et 12 et le conduit 13 de façon à les remplir. Les gaz brûlés sont incolores et trans- parents et ne gênent en aucune façon les mouvements de l'o pérateur qui transfère le métal traité d'un four à l'autre ou au bac detrempe; et ces gaz maintiennent efficacement le métal à l'abri de l'air atmosphérique pendant ce traitement et ces mouvements.
Dans le cas du traitement d'aciers dits "rapides", auquel cas il est usuellement désirable de maintenir un léger excès d'oxyde de carbone dans l'atmosphère environnante, il est facile de réaliser cette condition en réglant conve-
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nablement les quantités de gaz et d'air admises pour créer une atmosphère de gaz complètement brûlés. En observant un indicateur à bloc de charbon de bois placé dans le four à haute température, on peut se rendre compte si les conditions désirées règnent, étant donné que, aussitôt que les propor- tions de l'air et des gaz admis à la 'chambre de combustion assurent une combustion complète, le charbon de bois, qui est porté à l'incandescence chaque fois que de l'oxygène est présent, s'éteint immédiatement.
Le traitement thermique peut être effectué sans interruption pour des charges succes- sives de matière puisqu'on peut enlever le panier 22 du bac de trempe et le vider d'une façon répétée sans déranger l'exclusion d'air atmosphérique.
Sous certaines conditions, on peut pratiquer aes fentes d'injection supplémentaires dans les ouvertures 14 et 15, comme indiqué dans la fig. 4, ces fentes supplémen- taires étant reliées à la chambre de combustion par des tuyaux d'alimentation commandés par des robinets, ou ins- taller pour chaque four une chambre de combustion distincte munie de sa propre fente et de ses propres tuyaux d'alimen- tation, de façon à obtenir soit un réglage commun, soit un réglage individuel de 1'atmosphère enveloppante des fours, suivant qu'on le désire.
Pour certains traitements thermiques dans lesquels l'échelle des températures admissibles est étendue, on peut substituer à des chambres séparées des chambres de four comportant des zones de différentes températures.
Inapplication de rideaux et d'atmosphères de gaz brûlés n'entraîne pas de mouvements rapides des gaz dans les chambres de four ni d'introduction de gaz de températu- res sensiblement différentes; et la projection des gaz brûlés contre la paroi supérieure de l'ouverture d'entrée assure
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une circulation lente de ces gaz dans les chambres de traite- ment sans déranger la distribution de chaleur ou l'uniformité du chauffage à l'intérieur des dites chambres.
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"PROCESS AND OVENS FOR THERMAL TREATMENT OF METALS" formed by
Some processes for the heat treatment of metals such as so-called "high-speed" steels and the like include a preillifuinary treatment at a relatively low temperature and a subsequent treatment at high temperature, followed by quenching in oil or a bath. similar. These various stages have heretofore been carried out in separate furnaces, which made it necessary to transfer the treated material from one furnace to another, this material being consequently exposed to air and therefore subject to oxidization. .
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The present invention relates to a method and an apparatus for multiple heat treatment which use for the various stages of the treatment separate but communicating furnace chambers, so as to facilitate the transfer of material from one of these chambers to one. other, and in which it is ensured that there reign in each of the chambers and in the conduits of communication atmospheric conditions such as to exclude the external atmospheric air and maintain an enveloping atmosphere of predetermined, appropriate constitution to the nature of the material being processed.
Fig. 1 of the accompanying drawings is a perspective view of an electrically heated multiple treatment furnace according to one of the embodiments of the invention.
Fig. 2 is a horizontal section of the furnace of FIG. 1.
Fig. 3 is a section on 3-3 (fig. 2) on a larger scale.
Fig. 4 is a horizontal section of a modified construction.
The multiple oven 10 shown in FIGS. 1 to 3 comprises a preliminary treatment furnace 11, a high temperature furnace 12 and a wrapped duct 13 constituting an intermediate chamber which interconnects the loading openings 14 and 15 of the chambers 11 and 12.
Each of the chambers is lined with heat-insulating material 16 and contains heating elements 17. The duct 13 has in its lower wall an opening 19 provided with a lower rim 20 which descends inside a tank. quenching 21 provided with a basket 22 intended to receive the parts.
The duct 13 has a door opening 23, the base wall of which has a narrow injection slot 24 serving to admit flue gases from a chamber.
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combustion 25 supplied with fuel gas and air by pipes 26:27. Taps (not shown) provided on these pipes make it possible to regulate the quantities of gas passing through these pipes.
The operation of the furnace will be described with particular reference to the multi-stage heat treatment of a special steel. The steel is first introduced into the preliminary heating chamber 11 where its temperature can be raised to approximately 8700 C. Through the opening 23, which provides access to the interior of the chamber 11, the hot metal is then transferred to the high temperature chamber 12 where this metal can be brought to approximately 1290 C. As soon as the desired high temperature is reached, the high temperature metal is removed from the furnace 12 and allowed to fall through the opening 19 into the oil quenching tank 21, the oil of which is preferably kept at 1500 C approximately.
These successive operations are carried out in a controlled atmosphere obtained by directing the burnt gases from the combustion chamber 25 upwards through the injection slit 24 so that these gases form a curtain excluding the air across. the opening 23, strike the upper wall of this opening and, from there, enter the chambers 11 and 12 and the conduit 13 so as to fill them. The burnt gases are colorless and transparent and in no way hinder the movements of the operator who transfers the treated metal from one furnace to another or to the quench tank; and these gases effectively keep the metal away from atmospheric air during this treatment and these movements.
In the case of the treatment of so-called "high-speed" steels, in which case it is usually desirable to maintain a slight excess of carbon monoxide in the surrounding atmosphere, it is easy to achieve this condition by suitable adjustment.
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nably the quantities of gas and air admitted to create an atmosphere of completely burnt gas. By observing a charcoal block indicator placed in the high temperature kiln, one can see whether the desired conditions prevail, since as soon as the proportions of air and gases admitted to the ' combustion chamber ensure complete combustion, the charcoal, which is ignited whenever oxygen is present, immediately extinguishes.
The heat treatment can be carried out without interruption for successive loads of material since the basket 22 can be removed from the quench tank and emptied repeatedly without disturbing the exclusion of atmospheric air.
Under certain conditions, additional injection slots can be made in openings 14 and 15, as shown in fig. 4, these additional slots being connected to the combustion chamber by supply pipes controlled by taps, or install for each furnace a separate combustion chamber provided with its own slot and its own supply pipes - tation, so as to obtain either a common setting or an individual setting of the surrounding atmosphere of the ovens, as desired.
For certain heat treatments in which the range of admissible temperatures is extended, it is possible to replace separate chambers with furnace chambers comprising zones of different temperatures.
The non-application of curtains and burnt gas atmospheres does not lead to rapid movements of the gases in the furnace chambers nor to the introduction of gases of significantly different temperatures; and the projection of the burnt gases against the upper wall of the inlet opening ensures
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slow circulation of these gases in the treatment chambers without disturbing the heat distribution or the uniformity of heating within said chambers.