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L'invention a encore pour but de permettre la réalisation d'un four ayant une longévité supérieure à celle des fours antérieurs et permet- tant de réaliser une économie de combustible.
L'invention est matérialisée dans un four pour le traitement thermique d'objets ou de matériaux, comprenant une enveloppe métallique à doubles parois, formée par une paroi intérieure et une paroi extérieure écartée de la précédente, un revêtement réfractaire en contact thermique avec la face interne de la paroi intérieure et ayant une épaisseur ne dé- passant pas 13 cm, des organes de chauffage disposés à l'intérieur de la paroi intérieure, et d'autres organes assurant la circulation d'un liquide de refroidissement dans l'espace ménagé entre les parois de l'enveloppe.
Le four peut comporter également des organes servant à créer une atmosphère protectrice dans l'espace délimité par le revétement réfrac- taire. De préférence, des éléments de chauffage dormés par des résistances électriques sont montés sur la face interne de ce revêtement.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés données à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation montrant un four du type en forme de cloche chauffé électriquement, construit suivant l'invention et travaillant avec une atmosphère artificielle.
La fig. 2 est une--vue en plan du four que montre la fig. 1.
Les figs. 3 et 4 sont deux vues de détail en coupe dans des plans perpendiculaires entre eux, montrant un dispositif servant à la réunion de façon amovible des deux parties du four.
La fig. 5 est une vue en coupe de détail montrant les raccordements avec les éléments chauffants.
Le four du type en forme de cloche représenté sur le dessin est étudié de manière à fonctionner â des températures ne dépassant pas 1550 C. Il comprend une double paroi formée par des cylindres en acier intérieur et extérieur 10, 10' fermés à leur partie inférieure par une plaque Il formant une bride en saillie 11' autour de la paroi extérieure 10' , ce corps cylindrique étant fermé à sa partie supérieure par des parois intérieures et extérieures analogues 12, 12' constituant un sommet en forme de voûte.
L'espace ménagé entre les parois intérieure et extérieure 10 10' et 12, 12' forme un chemisage 2 destiné à recevoir un liquide de refroidissement tel que de l'eau, et la surface interne des parois intérieures 10, 12 est muni d'un revêtement en matière réfractaire 13.qui est formé de préférence par de la brique alumineuse ne contenant pas de fer, l'épaisseur de la matière réfractaire étant avantageusement dans ce cas de 7,6 cm environ.
Les éléments chauffants 15. formés par des résistances électriques, sont montés sur la surface exposée du revêtement en matière réfractaire et sont reliés à des plaquettes de contact 16 (voir la fig. 5) fixées sur des axes conducteurs 17 traversant des tubes métalliques 18 soudés sur les parois 10,10' et traversant des orifices de ces parois, des manchons 19 en mica étant insérés entre les axes 17 et les tubes 18 pour isoler ces derniers. Les extrémités des axes 17 sont filetées pour recevoir des écrous 20, 20' entre lesquels sont serrés des conducteurs d'alimentation.
La bride 11' de la plaque inférieure présente trois pattes perforées 21 (fig. 2) par lesquelles l'ensemble formé par les parois et le toit est guidé de façon coulissante sur trois montants verticaux 22 (dont un seul est montré sur la fig. 1. Ces montants sont portés par un bâti¯23¯ sous lequel ils pendent, les extrémités inférieures pendantes étant fixées dans l'infrastructure. Le corps du four, qui est formé par les parois et le toit, est monté sur un socle 24 (qui peut être également si désiré à
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La présente invention se rapporte aux fours servant au traitement thermique d'objets et de matériaux.
On a constaté dans la pratique que, par mite des températures élevées utilisées, les fours des différents types existants ont une longévité relativement réduite et sont brûlés fréquemment en un court laps de temps. Ceci est le cas par exemple des fours à chauffage électrique ou:.au gaz, tels que les fours utilisés pour le traitement thermique d'un métal ou dans les industries céramiques, et également dans certains types de cornues utilisées pour la fabrication du ciment.
Indépendamment du fait qu'il faut remplacer le revêtement et (ou) l'enveloppe du four, il en résulte dans la plupart des 'cas cet inconvénient supplémentaire que la plus grande partie de la chaleur fournie au four est perdue, en particulier par rayonnement, de sorte qu'il en résulte une consommation élevée d'énergie calo- rifique pour le travail effectué.
Dans les fours destinés à fonctionner à des températures in- férieures à 2000 C, il est connu d'utiliser une couche isolante en matière réfractaire relativement épaisse dans la paroi du four. L'épaisseur de ce revêtement atteint fréquemmnet de 38 à 40 cm et, dans la pratique, elle a habituellement une valeur minimum de 30 cm. En conséquence, les fours sont extrêmement lourds, et, ce qui est plus important, ils présentent habituellement unê capacité calorifique élevée, ce qui exige des périodes de chauffage comparativement longues avant d'atteindre la température correcte, ainsi qu'une longue période de refroidissement dans le cas de fours fonctionnant suivant un cycle de travail donne par chauffage et refroidissement.
Un autre inconvénient réside dans le fait que le revétementréfractaire poreux d'un four de type usuel comportant des parois isolantes d'épaisseur notable contient un volume d'air relativement grand et, dans le cas ou une atmosphère protectrice réductrice ou non oxydante (par exem- ple de l'hydrogène) est utilisée, l'air ainsi retenu peut former un mélange explosif avec l'hydrogène, de sorte qu'il en résulte pendant son fonctionnement un risque d'explosion considérable ayant tendance à endommager ou à détruire le four. La précaution normale à prendre contre la formation de conditions explosives dans ces fours consiste à confiner ou retenir l'hydrogène dans un récipient protecteur dans lequel est logée la pièce à traiter, en évitant ainsi toute possibilité de formation d'un mélange explosif avec l'air retenu dans le revêtement.
Indépendamment de ce danger d'explosion, la présence d'oxygène dans les pores des matières réfractaires provoque, quand on utilise une atmosphère d'hydrogène, la combinaison des deux éléments gazeux, en formant de la vapeur d'eau dont la présence en une quantité appréciable ne permet plus d'effectuer certains travaux dans le four, par exemple le brasage d'aciers inoxydables.
L'enveloppe ou le récipient protecteur doit être naturellement en une matière résistant à la chaleur, par exemple en acier au nickel, qui' est relativement coûteux, ce qui augmente ainsi le prix de revient total du four. Par ailleurs, le fait de prévoir un récipient protecteur réduit de façon considérable l'espace effectif dont on dispose dans le four pour les matériaux traités.
L'un des buts de l'dnvention est de permettre la réalisation d'un four utilisable pour le traitement thermique d'objets (ou de matériaux) de dimensions générales relativement réduites par rapport aux dimensions de la chambre du four,et dont l'utilisation n'exige pas un récipient à l'intérieur duquel on crée l'atmosphère protectrice.
Un autre but de l'invention est de permettre la réalisation d'un four de capacité thermique relativement faible par rapport aux fours habituels, et de poids relativement réduit.
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doubles parois ou chemisé) comportant une plaque supérieure 25 munie d'une bride sur laquelle repose la bride 11' un joint d'étanchéité 26, par exem- ple en caoutchouc, étant interpose entre les deux brides. Les brides ll',
25 sont réunies de façon amovible par des écrous et des boulons de la ma- nière montrée sur les figs. 3 et 4.
Comme visible sur ces figures, les boulons 27 sont montés à pivotement sur des boulons formant pivots 28 fixés sur le socle 24 et peuvent être engagés dans des encoches 29 ouvertes à leur extrémité et prévues à la périphérie des brides 11' et 25 (voir les figs. 2 et 4). Ils peuvent être alors verrouillés dans cette position par des écrous à ailettes 30.
Comme on le comprendra diaprés la description qui précède, le toit et les parois latérales de l'enveloppe forment (dans le mode de réali- sation représenté sur les dessins) un ensemble pouvant être séparé du socle.
Toutefois, suivant une variante, au lieu de soulever et d'abaisser cet en- semble formé par le toit et les parois, ce dernier peut être fixe, des or- ganes étant prévus pour assurer le soulèvement ou l'abaissement du socle supportant les objets devant être traités au four.
Une atmosphère protectrice déterminée est admise dans le four par un orifice d'entrée 31 ménagé dans la partie supérieure, et est refoulée par un orifice de sortie 32 du socle. Le liquide de refroidissement est admis dans le socle par un orifice d'entrée 33. traverse un conduit souple 34 pénétrant dans la partie inférieure du chemisage 9. et ressort par un orifice de sortie 35 ménagé à la partie supérieure du four. L'orifice habituel 36 servant à l'introduction d'un thermo-couple est ménagé dans la partie supérieure du four, et une fenêtre d'observation 37 est encastrée dans le corps du four. Les objets devant être traités dans le four sont placés sur un support 38.
Lors du fonctionnement, le four décrit ci-dessus et représenté contient une atmosphère déterminée qui est présente dans la totalité de la chambre délimitée par le revêtement réfractaire, Par suite de la couche relativement mince de matière réfractaire, aucun risque d'explosion due à l'inflammation spontanée de mélanges de l'atmosphère déterminée (hydrogène) et de l'air qui peut être présent dans les pores ou les alvéoles du revêtement n'est encouru, ce qui évite la nécessité d'utiliser un récipient protecteur intérieur pour l'atmosphère déterminée.
Un four construit suivant l'invention a une longévité supérieure et est plus économique en ce qui concerne la consommation en combustible étant donné que par suite du revêtement réfractaire relativement mince et en conséquence de la capacité thermique plus réduite la température du four peut être augmentée et réduite plus rapidement que jusqu'ici. Ainsi, le temps nécessaire pour un cycle complet de chauffage et de refroidissement, par exemple dans le cas d'un brasage au four, est considérablement réduit.
Par ailleurs, le peu l'épaisseur du revêtement réfractaire permet au four d'avoir un poids relativement faible.
En outre, étant donné que les éléments chauffants sont montés directement sur le revêtement et dans l'atmosphère déterminée de la chambre du four, ils ne sont en contact avec l'ait qu'à basse température.
Avec un four électrique suivant l'invention, la charge et le taux d'échauffement des éléments chauffants peuvent être considérablement augmentés par rapport à ce qui est le cas avec un four habituel, de sorte que le temps nécessaire pour chauffer le four et les matériaux traités est encore réduit, cette réduction s'ajoutant à celle résultant de la capacité thermique plus faible du four.
Pari ailleurs la suppression du récipient protecteur jusqu'ici nécessaire quand on opérée avec une atmosphère protectrice d'hydrogène ou
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d'un gaz analogue, permet d'augmenter la température de travail bien audessus de celle normalement possible dans les fours utilisant un récipient de ce type, dont la température est limitée à celle à laquelle le récipient conserve sa résistance mécanique et au-dessus de laquelle ce récipient se déformerait ou s'écraserait pendant le traitement thermique.
Des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention.
REVENDICATIONS.
1. Four pour le traitement thermique d'objets ou de matériaux, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe métallique à doubles parois formée par une paroi intérieure et une paroi extérieure espacée, un revêtement réfractaire en contact thermique avec la face interne de la paroi intérieure et ayant une épaisseur ne dépassant pas 13 cm, et des organes de chauffage disposés à l'intérieur de l'espace délimité par le revêtement réfractaire et en ce que l'espace ménagé entre les parois intérieure et extérieure est étudié en vue de pouvoir recevoir un liquide de refroidissement circulant au contact de la face externe de la paroi intérieure.
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Another object of the invention is to make it possible to produce a furnace having a longer life than that of previous furnaces and allowing fuel savings to be achieved.
The invention is embodied in a furnace for the heat treatment of objects or materials, comprising a metal casing with double walls, formed by an inner wall and an outer wall spaced from the previous one, a refractory lining in thermal contact with the face internal wall of the internal wall and having a thickness not exceeding 13 cm, of the heating elements arranged inside the internal wall, and of other elements ensuring the circulation of a cooling liquid in the space provided between the walls of the envelope.
The furnace may also include members serving to create a protective atmosphere in the space delimited by the refractory coating. Preferably, heating elements formed by electrical resistors are mounted on the internal face of this coating.
The description which follows, given with reference to the appended drawings given without limitation, will make it possible to better understand the invention.
Fig. 1 is an elevational view showing an electrically heated bell-shaped type furnace constructed in accordance with the invention and working with an artificial atmosphere.
Fig. 2 is a - plan view of the oven shown in FIG. 1.
Figs. 3 and 4 are two detail views in section in planes perpendicular to each other, showing a device serving to removably join the two parts of the oven.
Fig. 5 is a detailed sectional view showing the connections with the heating elements.
The furnace of the bell-shaped type shown in the drawing is designed to operate at temperatures not exceeding 1550 C. It comprises a double wall formed by inner and outer steel cylinders 10, 10 'closed at their lower part. by a plate II forming a projecting flange 11 'around the outer wall 10', this cylindrical body being closed at its upper part by similar inner and outer walls 12, 12 'constituting a top in the form of an arch.
The space provided between the inner and outer walls 10 'and 12, 12' forms a liner 2 intended to receive a cooling liquid such as water, and the inner surface of the inner walls 10, 12 is provided with a coating of refractory material 13. which is preferably formed by aluminous brick not containing iron, the thickness of the refractory material being advantageously in this case about 7.6 cm.
The heating elements 15. formed by electrical resistors, are mounted on the exposed surface of the refractory material coating and are connected to contact pads 16 (see fig. 5) fixed on conductive pins 17 passing through welded metal tubes 18. on the walls 10,10 'and passing through orifices in these walls, mica sleeves 19 being inserted between the pins 17 and the tubes 18 to insulate the latter. The ends of the pins 17 are threaded to receive nuts 20, 20 'between which are clamped power conductors.
The flange 11 'of the lower plate has three perforated tabs 21 (FIG. 2) by which the assembly formed by the walls and the roof is guided in a sliding manner on three vertical uprights 22 (only one of which is shown in FIG. 1. These uprights are carried by a frame 23¯ under which they hang, the hanging lower ends being fixed in the infrastructure. The body of the oven, which is formed by the walls and the roof, is mounted on a base 24 ( which can also be if desired at
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The present invention relates to furnaces used for the heat treatment of objects and materials.
It has been found in practice that, in spite of the high temperatures employed, the ovens of the various existing types have a relatively short life span and are frequently burned in a short period of time. This is the case, for example, with electric or gas-heated furnaces, such as furnaces used for the heat treatment of a metal or in the ceramic industries, and also in certain types of retorts used for the manufacture of cement.
Regardless of whether the coating and / or the casing of the furnace has to be replaced, in most cases this additional disadvantage results in that most of the heat supplied to the furnace is lost, in particular by radiation. , so that the result is a high consumption of heat energy for the work performed.
In furnaces intended to operate at temperatures below 2000 ° C., it is known to use an insulating layer of relatively thick refractory material in the wall of the furnace. The thickness of this coating frequently reaches 38 to 40 cm and, in practice, it usually has a minimum value of 30 cm. As a result, the ovens are extremely heavy, and more importantly, they usually have a high heat capacity, requiring comparatively long heating periods before reaching the correct temperature, as well as a long cooling period. in the case of furnaces operating according to a work cycle given by heating and cooling.
Another drawback lies in the fact that the porous refractory coating of a conventional type furnace comprising insulating walls of significant thickness contains a relatively large volume of air and, in the case where a reducing or non-oxidizing protective atmosphere (for example - full of hydrogen) is used, the air thus retained can form an explosive mixture with the hydrogen, so that during operation there is a considerable risk of explosion which tends to damage or destroy the furnace . The normal precaution to be taken against the formation of explosive conditions in these furnaces is to confine or retain the hydrogen in a protective container in which is housed the workpiece, thus avoiding any possibility of formation of an explosive mixture with the air retained in the coating.
Irrespective of this explosion hazard, the presence of oxygen in the pores of refractories causes, when using a hydrogen atmosphere, the combination of the two gaseous elements, forming water vapor, the presence of which in one appreciable quantity no longer allows certain work to be carried out in the furnace, for example the brazing of stainless steels.
The casing or protective container must of course be of a heat resistant material, for example nickel steel, which is relatively expensive, thus increasing the total cost of the furnace. Furthermore, the provision of a protective container considerably reduces the effective space available in the oven for the treated materials.
One of the aims of the invention is to allow the production of a furnace which can be used for the heat treatment of objects (or materials) of relatively small general dimensions compared to the dimensions of the furnace chamber, and of which the use does not require a container in which the protective atmosphere is created.
Another object of the invention is to allow the production of a furnace of relatively low heat capacity compared to conventional furnaces, and of relatively low weight.
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double walls or jacketed) comprising an upper plate 25 provided with a flange on which rests the flange 11 'a seal 26, for example of rubber, being interposed between the two flanges. The bridles will,
25 are removably joined by nuts and bolts in the manner shown in figs. 3 and 4.
As visible in these figures, the bolts 27 are pivotally mounted on pivot bolts 28 fixed to the base 24 and can be engaged in notches 29 open at their end and provided at the periphery of the flanges 11 'and 25 (see figs. 2 and 4). They can then be locked in this position by wing nuts 30.
As will be understood from the foregoing description, the roof and sidewalls of the enclosure form (in the embodiment shown in the drawings) a separable assembly from the pedestal.
However, according to a variant, instead of raising and lowering this assembly formed by the roof and the walls, the latter can be fixed, organs being provided to ensure the raising or lowering of the base supporting the walls. objects to be baked.
A specific protective atmosphere is admitted into the oven through an inlet orifice 31 made in the upper part, and is discharged through an outlet orifice 32 of the base. The cooling liquid is admitted into the base through an inlet orifice 33. passes through a flexible duct 34 penetrating into the lower part of the liner 9 and exits through an outlet orifice 35 made in the upper part of the oven. The usual orifice 36 serving for the introduction of a thermocouple is made in the upper part of the oven, and an observation window 37 is embedded in the body of the oven. The objects to be treated in the oven are placed on a support 38.
During operation, the furnace described above and shown contains a determined atmosphere which is present in the whole of the chamber delimited by the refractory lining, Due to the relatively thin layer of refractory material, no risk of explosion due to the The spontaneous ignition of mixtures of the determined atmosphere (hydrogen) and air which may be present in the pores or alveoli of the coating is not incurred, which obviates the need to use an inner protective container for the determined atmosphere.
A furnace constructed according to the invention has a longer life and is more economical with regard to fuel consumption since as a result of the relatively thin refractory lining and as a consequence of the lower heat capacity the temperature of the furnace can be increased and reduced faster than so far. Thus, the time required for a complete heating and cooling cycle, for example in the case of furnace brazing, is considerably reduced.
Moreover, the thinness of the refractory lining allows the furnace to have a relatively low weight.
In addition, since the heating elements are mounted directly on the lining and in the determined atmosphere of the furnace chamber, they are in contact with the air only at low temperature.
With an electric oven according to the invention, the load and the rate of heating of the heating elements can be considerably increased compared to what is the case with a usual oven, so that the time required to heat the oven and the materials processed is further reduced, this reduction being added to that resulting from the lower heat capacity of the furnace.
In addition, the elimination of the protective container until now necessary when operating with a protective atmosphere of hydrogen or
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of a similar gas, makes it possible to increase the working temperature well above that normally possible in furnaces using a container of this type, the temperature of which is limited to that at which the container maintains its mechanical resistance and above which this container would deform or collapse during heat treatment.
Modifications can be made to the embodiment described, in the field of technical equivalences, without departing from the invention.
CLAIMS.
1. Furnace for the heat treatment of objects or materials, characterized in that it comprises a metal casing with double walls formed by an inner wall and a spaced outer wall, a refractory lining in thermal contact with the inner face of the interior wall and having a thickness not exceeding 13 cm, and heating members arranged inside the space delimited by the refractory lining and in that the space formed between the interior and exterior walls is designed with a view to be able to receive a cooling liquid circulating in contact with the outer face of the inner wall.