Appareil pour le traitement thermique en continu d'un élément métallique, tel qu'une bande ou un fil. Cette invention a pour objet un appareil pour le traitement thermique en continu d'un élément métallique, tel qu'une bande ou un fil.
Lors du traitement thermique de tels 6lé- ments métalliques, .l'élément traité est entouré, pendant son passage à travers la chambre d'un four, par un moufle allongé, étanche aux gaz, à l'intérieur duquel une atmosphère non oxydante est maintenue. Les moufles employés jusqu'à maintenant ne donnent pas satisfac tion lorsque la température dépasse environ 1000 C.
Des températures supérieures à cette valeur sont cependant nécessaires pour cer tains traitements thermiques, par exemple pour le recuit de l'acier inoxydable austéni- tique, et l'on a essayé précédemment d'em ployer pour de tels traitements des moufles composés d'éléments coulés ou fabriqués en alliage ou en acier résistant à la chaleur. Ces moufles sont d'un coût élevé et n'ont pas donné satisfaotion.
L'appareil objet .de l'invention pour le traitement thermique en continu d'un élément métallique, tell qu'une bande ou un fil, com prend un moufle tubulaire étanche aux gaz, à l'intérieur duquel une atmosphère non oxy dante est maintenue, et qui s'étend à travers la chambre d'un four de traitement,
il est caractérisé en ce que ledit moufle est consti tué par un tube de métal qui est plastique à da température de traitement et dont les pa- rois sont supportées intérieurement par des éléments de support en matière résistante à la chaleur, et extérieurement par des moyens permettant le -déplacement longitudinal dudit tube .dans la ,chambre du four, à l'intérieur de laquelle une atmosphère non oxydante est également maintenue.
Du fait que le tube du moufle est à l'état plastique à la température de traitement, ledit tube ne risque pas de se rompre ou de se dé tériorer sous d'action .des changements de tem pérature; il est, de préférence, en acier doux. Les éléments de support. ,peuvent être, par exemple, en nu acier résistant à la chaleur ou, en une matière réfractaire.
Le moufle de l'ap pareil objet de l'invention est d'un prix com parativement peu élevé. Il reste étanche aux gaz aux températures élevées pendant une du rée prolongée.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet. de l'in vention.
La fig. 1 est une vue en élévation de l'ap pareil.
Les fig. 2, 3 et 4 représentent, à plus grande échelle et en coupe longitudinale, différentes parties de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 5 est une coupe transversale selon la ligne 5-5 de la fie. 3.
L'appareil représenté comprend un four cylindrique 10 à travers lequel s'étend un moufle ou tube étanche aux gaz 20 de section rectangulaire, constitué par des plaques d'acier doux ;soudées les unes aux autres, comme représenté à la fig. 5. Le moufle n'est pas fixé au four, mais repose sur une sole plate 11 de ce .dernier, destinée à supporter le moufle tout en lui permettant .de se dépla cer longitudinalement par rapport. au four lorsqu'il se dilate ou se contracte du fait de changements de température.
Les extrémités du tube du moufle dépassent du four en. pas sant à travers des ouvertures 12 et 13 prati quées .dans les parois terminales de ce dernier.
Le tube .du moufle est supporté intérieure ment par ;des éléments de support 21 et 22 en acier résistant à la chaleur, qui l'empê chent de s'aplatir. Les éléments 21 présen tent une section en forme de<B>U</B> et sont juxta posés ide manière à constituer un canal.
Les éléments 22 sont similaires aux éléments 21 et sont disposés en position renversée sur ces derniers, de manière à former, avec les élé ments 21, un passage tubulaire non étanche aux gaz pour l'élément métallique traité.
Les éléments 22 sont maintenus en place sur les éléments 21, au moyen de chevilles de posi tion 23, ,les paires d'éléments pouvant être assemblées de manière à constituer de courts éléments tubulaires qui sont introduits dans le tube étanche aux gaz 20 .et qui sont libres dans ledit tube lorsque ce dernier est dans sa position primitive dressée.
La partie du moufle qui dépasse de l'ex trémité avant du four est entourée par une chambre tubulaire :d'entrée 30 constituée par des plaques d'acier doux; le moufle est sup porté .dans ladite chambre au moyen de sup- ports en acier doux 31 qui permettent le glis sement longitudinal,du tube du moufle. Une bride 32 de l'extrémité arrière .de la, chambre 30 est boulonnée à une bride 14 que présente l'enveloppe du four, de manière à constituer un joint étanche aux gaz.
Une bride 33 pré vue à l'extrémité avant de .la chambre d'en- tréeest fixée à l'une des extrémités d'un tube à soufflet en cuir 34, dont l'autre extrémité est fixée à un couvercle terminal 24 qui ferme -.'extrémité avant @du tube du moufle 20. L'ex- trémité -avant de la chambre d'entrée 30 est. ainsi raccordée à l'extrémité avant du tube du moufle 20, de manière à constituer un joint étanche aux gaz et à permettre le mou vement longitudinal dudit tube dû à .la dila tation ou à la contraction de ce dernier sous l'influence de changements de la température intérieure du four.
Le couvercle d'extrémité 24 présente une fente à travers .laquelle une bande de métal 50 qui doit être traitée pénètre dans le moufle. Des garnitures d'étanchéité 25 sont mainte nues contre la face extérieure du couvercle terminal 24 par des plaques frontales infé rieure et supérieure 26.
Les bords voisins de ces garnitures dépassent du bord de l'embou- i chure de la fente ménagée dans le couvercle terminal 24 et forment ainsi des lèvres qui pressent élastiquement sur les surfaces supé rieure et inférieure de la bande de métal 50 et qui constituent ainsi un joint pratiquement étanche aux- gaz à l'entrée du moufle.
Dans la plaque frontale supérieure 26 du moufle sont fixés près .de son extrémité deux boulons à boucle auxquels sont attachés des câbles 27. Ces câbles ,passent sur des poulies 28 et sont chargés par .des poids 29, de ma nière qu'une traction longitudinale soit exer cée sur le tube du moufle.
Du fait de la trac tion ainsi exercée, le tube du moufle ne ris que .pas de se gauchir lors de sa dilatation due à une augmentation -de température, car le moufle peut s'allonger et se déplacer lon gitudinalement par rapport au four et à la chambre d'entrée qui l'entoure et le supporte.
L'extrémité arrière du moufle 20 ne dé passe que .d'une petite quantité de la paroi arrière du four; cette extrémité est soudée à un couvercle terminal 24a qui comprend une ouverture -de la même dimension que le pas sage laissé libre entre les éléments de support 21 et 22.
Un tube de refroidissement 40 en acier doux qui est aligné longitudinalement avec le moufle, présente à son extrémité avant une bride 41 qui est fixée de façon étanche, d'une part, au couvercle terminal 24a du mou fle et, .d'autre part, à une bride 15 que pré sente .la partie arrière de l'enveloppe du four. Le tube de refroidissement 40 est entouré par une chemise d'eau 42. L'extrémité arrière du tube de refroidissement 40 est munie d'un joint étanche aux gaz 43 similaire à celui de l'entrée du tube du moufle et à travers lequel la bande de métal 50 sort de l'enceinte étan che constituée par le moufle et le tube de refroidissement.
Une atmosphère non oxydante est mainte nue dans ladite enceinte étanche par l'intro duction, -dans cette dernière, d'ammoniaque craqué ou d'un autre gaz réducteur ou neutre, par l'intermédiaire d'un tuyau 44 raccordé au tube de refroidissement 40. Cette atmo sphère non oxydante sert, d'une part, à empê cher l'oxydation -de la bande de métal 50 qui est traitée et, d'autre part, à empêcher l'inté rieur du tube du moufle .d'être attaqué.
Bien que l'enceinte constituée par le tube du mou fle 20 et le tube de refroidissement 40 soit pratiquement étanche aux gaz, il se ,produira cependant, inévitablement, des fuites aux points .de pénétration de la bande 50 dans la dite enceinte et de sortie de cette dernière. Pour maintenir la pureté de l'atmosphère non oxydante, une légère surpression est. mainte nue à l'intérieur de l'enceinte, et du gaz- frais est introduit dans cette :dernière .de façon con tinue, par l'intermédiaire du tuyau 44, pour compenser les pertes.
Une atmosphère non oxydante est aussi maintenue dans l'espace clos constitué par la chambre du four et la chambre d'entrée dans lesquelles est ,placé le tube du moufle, par l'introduction @d'ammo- niaque craqué ou d'un autre gaz réducteur ou neutre, par l'intermédiaire d'un tuyau 16 qui traverse la paroi .du four. Cette atmo sphère non oxydante protège l'extérieur du tube du. moufle, de manière que ledit, tube ne soit pas attaqué.
La bande de métal 50 à traiter est dérou lée de façon .continue à partir d'une bobine d'alimentation 51 et passe à travers le joint constitué par les garnitures d'étanchéité 25 pour pénétrer dans l'atmosphère non oxy dante régnant à l'intérieur du moufle.
La bande passe à travers le canal tubulaire cons- titué par les-éléments de renforcement 21 et 22; et pendant son déplacement à travers la chambre .du four, elle est chauffée à la tem pérature désirée. A sa sortie @du moufle 20, elle prisse immédiatement .dans le tube de re froidissement 40, et toujours maintenue dans la même ,atmosphère non oxydante, elle est re froidie dans ce tube 40 du fait de la présence de la chemise d'eau entourant ledit tube.
La bande sort du tube,de refroidissement en .pas sant à travers le joint 43, puis elle est enrou- lée sur une bobine réceptrice 52.
Il est à remarquer qu'à la température de fonctionnement du four, le tube du moufle 20 constitue une enveloppe plus ou moins flasque qui est montée de façon telle qu'elle peut se déplacer librement par rapport à ses supports. Le tube peut ainsi résister aux ten sions dues aux changements de température, ce qui élimine les risques de rupture des sou dures et garantit l'étanchéité du tube.
Le tube lui-même présente une résistance mécanique peu élevée, mais il est supporté à l'extérieur par -la sole plate du four sur laquelle il re pose, et à l'intérieur par les éléments de sup port résistants à la chaleur 21 et 22, éléments de support qui conservent une bonne résis tance mécanique aux températures de traite ment et empêchent le tube de s'aplatir.
Les éléments de support résistant à la chaleur qui constituent un support pratiquement continu pour l'enveloppe étanche, ne sont pas reliés de façon rigide .les uns aux autres, et du, fait de leur dimension relativement petite et de leur forme simple, ils ne risquent pas d e se rompre ou de se fendre sous l'action des chan gements de température, ce qui serait le cas si l'on tentait -de les relier les uns aux autres, de manière à constituer une enceinte étanche.
Apparatus for the continuous heat treatment of a metallic element, such as a strip or a wire. This invention relates to an apparatus for the continuous heat treatment of a metallic element, such as a strip or a wire.
During the heat treatment of such metallic elements, the treated element is surrounded, during its passage through the chamber of a furnace, by an elongated, gas-tight muffle, inside which a non-oxidizing atmosphere is. maintained. The mittens used up to now are not satisfactory when the temperature exceeds about 1000 C.
Temperatures above this value are, however, necessary for certain heat treatments, for example for the annealing of austenitic stainless steel, and attempts have been made previously to use for such treatments muffles composed of elements. cast or fabricated from heat resistant alloy or steel. These mittens are of high cost and have not given satisfaction.
The apparatus of the invention for the continuous heat treatment of a metallic element, such as a strip or a wire, comprises a gas-tight tubular muffle, inside which a non-oxidizing atmosphere is formed. maintained, and which extends through the chamber of a treatment furnace,
it is characterized in that said muffle is constituted by a metal tube which is plastic at the treatment temperature and the walls of which are supported internally by support elements made of heat-resistant material, and externally by means allowing the longitudinal displacement of said tube in the oven chamber, inside which a non-oxidizing atmosphere is also maintained.
Since the muffle tube is in the plastic state at the processing temperature, said tube is not liable to rupture or deteriorate under the action of changes in temperature; it is preferably made of mild steel. Support elements. , can be, for example, of bare heat resistant steel or, of a refractory material.
The muffle of the apparatus which is the object of the invention is of a relatively low price. It remains gas-tight at high temperatures for an extended period.
The drawing shows, by way of example, an embodiment of the object apparatus. of the invention.
Fig. 1 is an elevational view of the apparatus.
Figs. 2, 3 and 4 show, on a larger scale and in longitudinal section, different parts of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 5 is a cross section taken along line 5-5 of the fie. 3.
The apparatus shown comprises a cylindrical furnace 10 through which extends a gas-tight muffle or tube 20 of rectangular cross-section, formed by mild steel plates welded to each other, as shown in FIG. 5. The muffle is not fixed to the oven, but rests on a flat sole 11 of the latter, intended to support the muffle while allowing it .de to move longitudinally with respect to it. in the oven when it expands or contracts due to changes in temperature.
The ends of the muffle tube protrude from the furnace in. not sant through openings 12 and 13 prati cées .dans the end walls of the latter.
The muffle tube is internally supported by support members 21 and 22 of heat resistant steel, which prevent it from flattening. The elements 21 present a section in the form of a <B> U </B> and are juxtaposed ide so as to constitute a channel.
The elements 22 are similar to the elements 21 and are arranged in an inverted position on the latter, so as to form, with the elements 21, a non-gas-tight tubular passage for the treated metal element.
The elements 22 are held in place on the elements 21, by means of positioning pins 23, the pairs of elements being able to be assembled so as to constitute short tubular elements which are introduced into the gas-tight tube 20. And which are free in said tube when the latter is in its upright primitive position.
The portion of the muffle which protrudes from the front end of the furnace is surrounded by a tubular: inlet chamber 30 formed by mild steel plates; the muffle is supported in said chamber by means of mild steel supports 31 which allow the longitudinal sliding of the tube of the muffle. A flange 32 of the rear end of the chamber 30 is bolted to a flange 14 in the casing of the furnace so as to form a gas-tight seal.
A flange 33 seen at the front end of the inlet chamber is attached to one end of a leather bellows tube 34, the other end of which is attached to an end cover 24 which closes. -. The front end of the muffle tube 20. The front end of the inlet chamber 30 is. thus connected to the front end of the tube of the muffle 20, so as to constitute a gas-tight seal and to allow the longitudinal movement of said tube due to the expansion or contraction of the latter under the influence of changes the temperature inside the oven.
The end cover 24 has a slot through which a strip of metal 50 which is to be treated enters the muffle. Sealing gaskets 25 are held against the outer face of the end cover 24 by lower and upper face plates 26.
The neighboring edges of these linings protrude from the edge of the mouth of the slot in the end cover 24 and thus form lips which resiliently press on the upper and lower surfaces of the metal strip 50 and thus constitute a practically gas-tight seal at the inlet of the muffle.
In the upper faceplate 26 of the block are fixed near its end two loop bolts to which are attached cables 27. These cables, pass over pulleys 28 and are loaded by .weights 29, so that a traction longitudinal or exerted on the muffle tube.
As a result of the traction thus exerted, the muffle tube is unlikely to warp when it expands due to an increase in temperature, because the muffle can stretch out and move longitudinally with respect to the furnace and to the entrance chamber that surrounds and supports it.
The rear end of the muffle 20 protrudes only a small amount from the rear wall of the furnace; this end is welded to a terminal cover 24a which comprises an opening of the same size as the step left free between the support elements 21 and 22.
A mild steel cooling tube 40 which is aligned longitudinally with the muffle has at its front end a flange 41 which is sealed, on the one hand, to the end cover 24a of the muffle and, on the other hand. , to a flange 15 that presents .the rear part of the oven casing. The cooling tube 40 is surrounded by a water jacket 42. The rear end of the cooling tube 40 is provided with a gas-tight seal 43 similar to that of the inlet of the muffle tube and through which the gasket. metal strip 50 leaves the sealed enclosure formed by the muffle and the cooling tube.
A non-oxidizing atmosphere is kept bare in said sealed enclosure by the introduction, -in the latter, of cracked ammonia or another reducing or neutral gas, via a pipe 44 connected to the cooling tube. 40. This non-oxidizing atmosphere serves, on the one hand, to prevent oxidation of the metal strip 50 which is being treated and, on the other hand, to prevent the interior of the muffle tube. be attacked.
Although the enclosure constituted by the soft tube 20 and the cooling tube 40 is substantially gas-tight, however, there will inevitably be leaks at the points of penetration of the strip 50 into said enclosure and of exit from the latter. To maintain the purity of the non-oxidizing atmosphere, a slight overpressure is. mainte bare inside the enclosure, and fresh gas is introduced into the latter: the latter continuously, through the pipe 44, to compensate for the losses.
A non-oxidizing atmosphere is also maintained in the closed space formed by the furnace chamber and the inlet chamber in which the muffle tube is placed, by the introduction @ of cracked ammonia or another. reducing or neutral gas, via a pipe 16 which passes through the wall .du furnace. This non-oxidizing atmosphere protects the outside of the tube. muffle, so that said tube is not attacked.
The strip of metal 50 to be treated is unwound continuously from a supply reel 51 and passes through the joint formed by the gaskets 25 to enter the non-oxidizing atmosphere prevailing at the same time. inside the mitten.
The strip passes through the tubular channel constituted by the reinforcing elements 21 and 22; and as it moves through the oven chamber, it is heated to the desired temperature. On leaving the muffle 20, it immediately caught in the cooling tube 40, and always maintained in the same, non-oxidizing atmosphere, it is re-cooled in this tube 40 due to the presence of the water jacket. surrounding said tube.
The tape exits the tube, cooling by not passing through the seal 43, then it is wound up on a take-up reel 52.
It should be noted that at the operating temperature of the furnace, the muffle tube 20 constitutes a more or less flaccid casing which is mounted such that it can move freely relative to its supports. The tube can thus withstand the stresses due to temperature changes, which eliminates the risk of rupture of the welds and guarantees the tightness of the tube.
The tube itself has low mechanical strength, but it is supported on the outside by the flat floor of the furnace on which it rests, and on the inside by the heat-resistant support elements 21 and 22, support members which maintain good mechanical resistance to processing temperatures and prevent the tube from flattening.
The heat-resistant support members which provide a substantially continuous support for the waterproof casing are not rigidly connected to each other, and due to their relatively small size and simple shape, they are not rigidly connected to each other. There is no risk of breaking or splitting under the action of temperature changes, which would be the case if an attempt were made to connect them to each other, so as to constitute a sealed enclosure.