EP0219482B1 - Four cloche - Google Patents

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EP0219482B1
EP0219482B1 EP86870138A EP86870138A EP0219482B1 EP 0219482 B1 EP0219482 B1 EP 0219482B1 EP 86870138 A EP86870138 A EP 86870138A EP 86870138 A EP86870138 A EP 86870138A EP 0219482 B1 EP0219482 B1 EP 0219482B1
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EP
European Patent Office
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roof
sole
bell
furnace according
lateral wall
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EP86870138A
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German (de)
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EP0219482A1 (fr
Inventor
Ghislain Martelee
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Cockerill Mechanical Industries SA
Original Assignee
Cockerill Mechanical Industries SA
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/663—Bell-type furnaces

Definitions

  • the present invention relates to an electric bell furnace, of modular construction.
  • this furnace aims, among other things, to accelerate the normal cooling phase of a thermal cycle.
  • the normal cooling phase is very long and therefore immobilizes the oven for long periods. This is due to the thermal accumulation in very heavy rooms, the high thermal insulation of efficient ovens and, incidentally, the high thermal accumulation in the walls of the brick oven for example.
  • the oven according to the invention comprises a bell comprising a roof resting on a lifting device with jacks and a side wall suspended from the roof by means of tie rods provided with stops so that the roof can be raised relative to the side wall in order to provide an upper peripheral opening for the evacuation of the heat and so that the side wall can then be carried by the roof and be raised relative to the hearth of the oven in order to provide a peripheral opening lower for the introduction of fresh air inside the oven enclosure.
  • the oven comprises a bell 10 suspended from beams 1 and placed on a hearth 20 using an elevating device with jacks housed in the columns 30.
  • the bell 10 consists of a roof 11 suspended from the beams 1 and a side wall 12 suspended from the roof 11 by means of tie rods 3.
  • the roof 11 and the side wall 12 as well as the floor 20 consist of a set of 'modular units which make it possible to build ovens of appropriate dimensions and easily expand an installation as and when required.
  • the roof 11 rests on cylinder rods 32 housed in the columns 30 (FIG. 3) and the side wall 12 is fixed to the columns 30.
  • the cylinder rods 32 move under the action of the hydraulic cylinders 31 controlled from a control station (not shown in the drawings) by means of conduits 33 running along peripheral profiles 2.
  • Each vertical column 30 slides along a fixed inner tube 34 which is surmounted by a guide device 35 for the rod cylinder 32 and column 30 when the bell is lowered for placement on the hearth 20.
  • the side wall 12 is formed by a set of modular units 13, each of them consisting of a metal sheet 14 folded over its periphery to form an outer frame 15 and the inner face of which is coated with a thermal insulating material 16.
  • FIG. 4 shows the way in which the side wall 12 is connected to the roof 11.
  • the upper modular units of the wall 12 are fitted with stirrups 4 carrying tubes 5 in which tie rods 3 fixed to the roof 11.
  • the tie rods 3 are provided with stops 6 which can drive the stirrups 4 and the wall 12 when the tie rods 3, themselves driven by the roof, have made a certain displacement of axial translation.
  • Figure 4 is shown the situation in which the roof has been raised by the rods of cylinders 32 until the stirrups 4 have come against the stops 6.
  • the roof 11 is then moved away from the upper edge of the side wall 12 by a peripheral opening 40.
  • Figure 5 shows in elevation the position of the bell when the oven is closed.
  • the side wall 12 then rests on the floor 20 and the roof 11 is placed on the upper edge of the side wall 12. The oven is thus ready for a heating phase.
  • the jacks 31 are actuated automatically from the control station in two stages. During the first step, the jacks 31 move the rods 32 upwards and lift the roof 11 which thus deviates from the side wall 12 of the bell, letting the hot air escape from the bell through the 'upper peripheral opening 40 ( Figure 6). To scale this exhaust of hot air and therefore scale the decrease in temperature of the oven, the jacks are actuated to raise and lower the roof 11 successively several times. As long as the stroke of the jack rods 32 does not exceed the length of the tie rods 3 up to their stops 6, the roof 11 moves away from the side wall 12 while the latter remains resting on the floor 20.
  • the stops 6 drive the stirrups 4 which lift the side wall 12 (FIG. 7). This then follows the movement of the roof 11 and lifts with it, letting cold air enter the oven enclosure through the lower peripheral opening 50. During this step, the upper peripheral opening 40 enters the roof 11 and the side wall 12 remains so that the air is continuously renewed inside the oven, which accelerates the cooling thereof.
  • the sole 20 is formed by a set of modular units 21 (FIG. 8).
  • Each modular unit 21 (FIG. 9) comprises a metal base 22 formed of a sheet folded over its sides, a mattress of thermal insulating material 23 and a cover sheet 24.
  • the base sheets 22 and cover 24 are pierced with openings through which pass metallic sections 25 serving as a workpiece holder.
  • each modular unit has two workpiece carriers.
  • Each profile 25 rests on the ground 20 by means of a support plate 26, thus producing a support piece with a large support surface while having a small section.
  • the profiles 25 protrude from the cover sheet 24 and the projecting part is coated in a thermal insulating material 27.
  • the outer insulating sleeve is surrounded by coiled irons 28.
  • the workpiece carriers have only a small heat loss by conductivity to the ground and their large bearing surface allows them to take up heavy concentrated loads (several tonnes).
  • the hearth according to the invention makes it possible to produce an oven not integrated into the foundations and easily movable from one hall to the other.

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Description

  • La présente invention concerne un four électrique à cloche, de construction modulaire.
  • Destiné au traitement thermique de pièces en acier, ce four a pour objectif, entre autres, d'accélérer la phase normale de refroidissement d'un cycle thermique. Dans les fours cloches classiques, la phase normale de refroidissement est très longue et immobilise de ce fait le four pendant des périodes longues. Cela est dû à l'accumulation thermique dans des pièces fort lourdes, à l'isolation thermique élevée des fours performants et, accessoirement, à l'accumulation thermique élevée dans les parois du four à briques par exemple.
  • Pour atteindre l'objectif fixé, le four selon l'invention comprend une cloche comprenant un toit reposant sur un dispositif d'élévation à vérins et une paroi latérale suspendue au toit au moyen de tirants munis de butées de manière que le toit puisse être soulevé par rapport à la paroi latérale afin de ménager une ouverture périphérique supérieure pour l'évacuation de la chaleur et de manière que la paroi latérale puisse ensuite être entraînée par le toit et être soulevée par rapport à la sole du four afin de ménager une ouverture périphérique inférieure pour l'introduction d'air frais à l'intérieur de l'enceinte du four.
  • Un exemple de mode d'exécution du four cloche selon l'invention est décrit dans ce qui suit avec référence aux dessins ci-annexés.
  • Dans ces dessins:
    • - la figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'un four cloche selon l'invention,
    • - la figure 2 est une vue en plan du mode de réalisation montré à la figure 1,
    • - la figure 3 est une vue en coupe partielle d'un détail de montage de la cloche dans le mode de réalisation de la figure 1,
    • - la figure 4 montre un détail du mode de suspension de la cloche,
    • - la figure 5 est une vue en élévation montrant le four de la figure 1 en position fermée utilisée pendant le fonctionnement du four,
    • - les figures 6 et 7 sont des vues en élévation montrant le four de la figure 5 en deux positions d'ouverture utilisées pendant une phase de refroidissement du four,
    • - la figure 8 est une vue en perspective montrant une partie de la sole dans le mode de réalisation de la figure 1,
    • - la figure 9 est une vue en coupe de la sole de la figure 8.
  • Se reportant aux figures 1 et 2, on voit que le four comprend une cloche 10 suspendue à des poutrelles 1 et mise en place sur une sole 20 à l'aide d'un dispositif d'élévation à vérins logé dans les colonnes 30. La cloche 10 se compose d'un toit 11 suspendu aux poutrelles 1 et d'une paroi latérale 12 suspendue au toit 11 au moyen de tirants 3. Le toit 11 et la paroi latérale 12 ainsi que la sole 20 sont constitués d'un ensemble d'unités modulaires qui permettent de réaliser des fours aux dimensions appropriées et d'agrandir aisément une installation au fur et à mesure des besoins.
  • Le toit 11 repose sur des tiges de vérin 32 logées dans les colonnes 30 (figure 3) et la paroi latérale 12 est fixée aux colonnes 30. Les tiges de vérin 32 se déplacent sous l'action des vérins hydrauliques 31 commandés à partir d'un poste de commande (non montré sur les dessins) au moyen de conduites 33 longeant des profilés périphériques 2. Chaque colonne verticale 30 coulisse le long d'un tube intérieur fixe 34 qui est surmonté d'un dispositif de guidage 35 pour la tige de vérin 32 et la colonne 30 lors de la descente de la cloche en vue de sa mise en place sur la sole 20. La paroi latérale 12 est formée d'un ensemble d'unités modulaires 13, chacune d'elles étant constituée d'une tôle métallique 14 repliée sur son pourtour pour former un cadre extérieur 15 et dont la face intérieure est revêtue d'un matériau isolant thermique 16. Sur la face intérieure sont également fixés les éléments électriques chauffants (non montrés sur les dessins). Le toit de la cloche est réalisé à l'aide d'unités modulaires de construction similaire. La figure 4 montre la manière dont la paroi latérale 12 est reliée au toit 11. Les unités modulaires supérieures de la paroi 12 sont équipées d'étriers 4 portant des tubes 5 dans lesquels coulissent des tirants 3 fixés au toit 11. Les tirants 3 sont munis de butées 6 qui peuvent entraîner les étriers 4 et la paroi 12 lorsque les tirants 3, eux-mêmes entraînés par le toit, ont effectué un certain déplacement de translation axiale. A la figure 4 est représentée la situation dans laquelle le toit a été soulevé par les tiges de vérins 32 jusqu'au moment où les étriers 4 sont venus contre les butées 6. Le toit 11 est alors écarté du bord supérieur de la paroi latérale 12 par une ouverture périphérique 40.
  • La figure 5 montre en élévation la position de la cloche lorsque le four est fermé. La paroi latérale 12 repose alors sur la sole 20 et le toit 11 est posé sur le bord supérieur de la paroi latérale 12. Le four est ainsi prêt pour une phase de chauffage.
  • Pour refroidir le four après une phase de chauffage, les vérins 31 sont actionnés automatiquement à partir du poste de commande en deux étapes. Au cours de la première étape, les vérins 31 déplacent les tiges 32 vers le haut et soulèvent le toit 11 qui s'écarte ainsi de la paroi latérale 12 de la cloche, laissant l'air chaud s'échapper hors de la cloche par l'ouverture périphérique supérieure 40 (figure 6). Pour graduer cet échappement d'air chaud et donc graduer la diminution de température du four, les vérins sont actionnés pour soulever et abaisser le toit 11 successivement à plusieurs reprises. Tant que la course des tiges de vérins 32 ne dépasse pas la longueur des tirants 3 jusqu'à leurs butées 6, le toit 11 s'écarte de la paroi latérale 12 tandis que celle-ci reste reposer sur la sole 20.
  • Lorsque la course des tiges de vérin 32 dépasse la longueur utile des tirants 3, les butées 6 entraînent les étriers 4 qui soulèvent la paroi latérale 12 (figure 7). Celle-ci suit alors le mouvement du toit 11 et se soulève avec celui-ci, laissant de l'air froid pénétrer dans l'enceinte du four par l'ouverture périphérique inférieure 50. Pendant cette étape, l'ouverture périphérique supérieure 40 entre le toit 11 et la paroi latérale 12 subsiste de sorte que l'air se trouve renouvelé de façon continue à l'intérieur du four, ce qui accélère le refroidissement de celui-ci.
  • La sole 20 est formée d'un ensemble d'unités modulaires 21 (figure 8). Chaque unité modulaire 21 (figure 9) comprend une base métallique 22 formée d'une tôle repliée sur ses côtés, d'un matelas de matériau isolant thermique 23 et d'une tôle de couverture 24. Les tôles de base 22 et de couverture 24 sont percées d'ouvertures dans lesquelles passent des profilés métalliques 25 servant de porte-pièce. Dans l'exemple illustré, chaque unité modulaire comporte deux porte-pièces. Chaque profilé 25 repose sur le sol 20 par l'intermédiaire d'une plaque d'appui 26, réalisant ainsi une pièce de support à grande surface d'appui tout en ayant une faible section. Les profilés 25 font saillie sur la tôle de couverture 24 et la partie saillante est enrobée dans un matériau isolant thermique 27. Le manchon isolant extérieur est ceinturé par des fers enroulés 28.
  • Grâce à la faible section des profilés 25, les porte-pièces ne présentent que peu de pertes thermiques par conductibilité vers le sol et leur grande surface d'appui leur permet de reprendre de lourdes charges concentrées (plusieurs tonnes). De plus, étant de construction modulaire, la sole selon l'invention permet de réaliser un four non intégré aux fondations et facilement déplaçable d'un hall dans l'autre.

Claims (9)

1. Four cloche comprenant une cloche isolante reposant sur une sole, dans lequel la cloche (10) comprend un toit (11) reposant sur un dispositif d'élévation à vérins (30-34) et une paroi latérale (12) suspendue au toit (11) au moyen de tirants (3) munis de butées (6) de manière que le toit (11) puisse être soulevé par rapport à la paroi latérale (12) afin de ménager une ouverture périphérique supérieure (40) pour l'évacuation de la chaleur et de manière que la paroi latérale (12) puisse ensuite être entraînée par le toit (11) et être soulevée par rapport à la sole (20) afin de ménager une ouverture périphérique inférieure (50) pour l'introduction d'air frais à l'intérieur de l'enceinte du four.
2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'élévation à vérins comprend des colonnes verticales (30), chaque colonne comportant un tube extérieur auquel sont fixés des éléments de la paroi latérale (12), un tube intérieur fixe (34) servant de guide le long duquel peut coulisser le tube extérieur (30) et un vérin hydraulique (31) logé à l'intérieur du tube intérieur fixe (34), la tige (32) dudit vérin s'étendant axialement à l'intérieur du tube fixe (34) et servant d'appui au toit (11).
3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure du tube fixe (34) est munie d'un dispositif de guidage (35) pour la tige de vérin (32) et/ou pour la colonne verticale (30) lors de la descente de la cloche (10) pour sa mise en place sur la sole (20).
4. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale (12) est formée d'un ensemble d'unités modulaires (13), chaque unité modulaire étant constituée d'une tôle métallique (14) repliée pour former un cadre (15) et revêtue sur sa face intérieure, d'un matériau isolant thermique (16) formant la face intérieure de l'unité modulaire et de la paroi latérale du four.
5. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que le toit (11) est formé d'un ensemble d'unités modulaires.
6. Four selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque unité modulaire est constituée d'une tôle métallique (14) repliée pour former un cadre (15) et revêtue sur sa face intérieure, d'un matériau isolant thermique (16).
7. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sole (20) est formée d'un ensemble d'unités modulaires (21), chaque unité modulaire étant constituée d'une tôle de base (22), d'un matelas en matériau isolant thermique (23) revêtant la face supérieure de la tôle de base, et d'une tôle de couverture (24).
8. Four selon la revendication 1 ou 7, caractérisé en ce que la sole (20) comporte des porte-pièces (25) traversant la sole (22, 23, 24) et reposant sur le sol avec une grande surface d'appui (26), chaque porte-pièce faisant saillie sur la surface supérieure (24) de la sole et la partie saillante étant enrobée d'un matériau isolant thermique (27). 9. Four selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque porte-pièce est constitué d'un profilé métallique de faible section (25).
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