EP0415811A1 - Heat treatment furnace with cooling means - Google Patents
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- EP0415811A1 EP0415811A1 EP90402209A EP90402209A EP0415811A1 EP 0415811 A1 EP0415811 A1 EP 0415811A1 EP 90402209 A EP90402209 A EP 90402209A EP 90402209 A EP90402209 A EP 90402209A EP 0415811 A1 EP0415811 A1 EP 0415811A1
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- C21D1/767—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material with forced gas circulation; Reheating thereof
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- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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- F27B2005/166—Means to circulate the atmosphere
- F27B2005/167—Means to circulate the atmosphere the atmosphere being recirculated through the treatment chamber by a turbine
Definitions
- the present invention relates to an oven for the thermal or thermochemical treatment of metals such as, for example, general purpose steels, fine carbon steels and alloy steels.
- the heat treatment cycles usually follow a heating phase, an isothermal maintenance phase at the treatment temperature, and a cooling phase in one or more stages, the parameters of which essential are the cooling rate, the final temperature, the duration of isothermal maintenance and the cooling medium.
- the cooling phase is carried out by means of a cooling fluid which is circulated inside the furnace by means of a turbine.
- This turbine is generally placed in the intermediate volume between the sealed enclosure of the furnace (possibly coated with an insulating layer) and the refractory box called "casing" which delimits the laboratory of the furnace. It generates a flow of coolant in closed cycle which is injected onto the parts to be treated thanks to at least one orifice made in the casing. This fluid then returns to the turbine after passing through a heat exchanger intended to evacuate the calories outside the oven.
- the object of the invention is more particularly to eliminate these drawbacks by means of simple arrangements, inexpensive, but nevertheless effective.
- a furnace for the thermal or thermochemical treatment of metals of the type comprising a tubular enclosure closed, on one side, by a bottom and, on the other side, by a sealed door, a refractory box or casing arranged inside the enclosure, this box delimiting a laboratory accessible from the outside thanks to a door of refractory material located opposite a bottom, facing the sealed door of the enclosure, heating means arranged inside the box, means making it possible to generate a relative vacuum or to inject a gas inside the enclosure, and a turbine arranged coaxially with the enclosure in the interval between the two aforesaid funds and comprising an inlet orifice in communication with the interior volume of the box through an outlet orifice made in the bottom of said box, this turbine generating a circulation of gas inside the oven according to a ci rcuit closed including at least a first heat exchanger located between said outlet orifice and said inlet orifice.
- this furnace is more particularly characterized in that the turbine delivers in at least two injection conduits respectively connected to two injection orifices provided at two opposite locations on the side wall of the box, each of these conduits being fitted with a closure device capable of dividing the gas flow it receives from the turbine into two complementary fractions, namely: a fraction injected into the box and a fraction injected into the intermediate volume between the box and the enclosure, and in that this intermediate volume is in communication with the intake orifice of the turbine, via a heat exchanger which may consist of all or part of said first exchanger.
- the injection orifices are equipped with injection nozzles oriented obliquely, in the direction of the cabinet door, so as to generate a uniform distribution of the cooling gas flows over the parts.
- the above-mentioned injection nozzles are provided with valves (or registers) making it possible to close the injection orifices while putting the injection conduits in communication with the intermediate volume comprised between the box and the enclosure.
- valves or registers
- means are also provided so that the inlet opening of the turbine is also in communication with the intermediate volume.
- the oven firstly comprises a cylindrical enclosure 1 closed on one side by a curved bottom 2 and, on the other side, by a tin door che 3, the whole resting on the ground thanks to a base 4.
- this enclosure 1 can be single or double wall with intermediate water circulation, and possibly be coated internally with a layer of thermally insulating material.
- the interior volume of the enclosure 1 is connected to means 5 making it possible to achieve a relative vacuum as well as to means for injecting a treatment gas or a cooling gas.
- a box 6 of thermally insulating material which has a parallelepiped shape substantially coaxial with the enclosure 1 and which is closed, on one side, by a bottom 7 and, on the other side , by a door 8 substantially adjacent to the door 3 of the enclosure 1.
- This box 6 delimits the laboratory inside which the parts P to be treated are deposited in order to be treated.
- the parts P are heated by radiation thanks to electric heating resistors 9 arranged inside the box 6.
- the cooling of the parts P is, for its part, carried out by means of a cooling circuit involving a turbine T substantially coaxial with the enclosure 1 and disposed in the intermediate volume comprised between the bottom 2 of the enclosure 1 and the bottom 7 of the box 6.
- This turbine T is driven by an electric motor M housed in an external bell 11 fixed in leaktight manner on the enclosure 1, and the drive shaft 11 of which passes through the bottom 2.
- This turbine T delivers in two gas injection circuits 12, 13 connected to two injection nozzles 14, 15 provided at two opposite locations on the lateral surface of the box 6.
- these two injection circuits 12, 13 pass through two axial protrusions 16, 17 of the enclosure te, which have been designed so as to be able to reduce the diameter of the enclosure 1 to the strict minimum.
- the nozzles 14, 15 are oriented obliquely to the longitudinal axis of the oven and are oriented towards the door 8 of the box 6.
- valves 19, 20 made of thermally insulating material which make it possible to interrupt the flow of gas coming from the turbine T and to divert it into the intermediate space VI comprised between the enclosure 1 and the box 6.
- the return of the air injected by the turbine T can take place in the following two paths.
- valves 19, 20 are in the closed position and the gas flow is injected into the intermediate volume VI, this flow will be directly sucked in by the turbine T through the exchanger 24.
- the orifice of outlet is fitted with a thermally insulating door G, here of guillotine type with double covers 25, 26.
- the two heat exchangers 23, 24 may be produced using a single coil arranged in the space between the door G and the turbine T.
- the separation between the two exchangers is simply carried out at by means of a radial partition 30 arranged coaxially between the door G and the turbine T, so as to force the flow of gas emanating from the box 6 to take a sinuous path passing through the two exchangers 23, 24 before reaching the orifice intake 21 of the turbine T.
- the valves 19, 20 and the door G are closed so as to excite as much as possible a heating contained in the intermediate volume VI situated between the box 6 and the enclosure 1 thus as the latter heating up.
- the parts P are then heated by means of the resistors 7 contained in the box.
- the interior volume of the enclosure 1 can be brought to a low pressure so as to obtain a relative vacuum.
- means (not shown) can be provided to produce, inside this enclosure 1 and, in particular, inside the box 6, a treatment atmosphere, for example by injection on the parts P d '' a process gas.
- this furnace can also include equipment making it possible to carry out ion bombardment treatments and / or material deposits on the parts by PVD type processes (physical deposits and vapor phase).
- a neutral gas serving as a heat transfer vehicle, is injected into the oven; as a result of which the valves 19, 20 and the door G are open, while the turbine T is started.
- a stream of refrigerant is circulated in the exchangers 23 and 24.
- the invention takes advantage of this particularity to effect a servo-control of the position of the valves as a function of the temperature of the parts, detected by one (or more) sensor 31 and a previously established cooling law.
- valves which act as three-way valves
- a servo circuit 32 preferably with microprocessor, which receives a signal representative of the temperature of the rooms as indicated in FIG. 3.
- the oven may have a modular structure comprising at least one module whose cross section corresponds substantially from the point of view of form, to the longitudinal section of the oven shown in FIG.
- this module can have a tubular enclosure 1 oriented perpendicular to the plane of FIG. 1 and comprising two side walls instead of and in place of the bottom 2 and the door 5.
- This enclosure can be closed at each of its ends by means of a sealed door or come to be connected by each of said ends to the enclosure of an adjacent module.
- the box 6 may have a tubular shape of rectangular section which extends coaxially to the enclosure and can be closed at each of its ends by a thermally insulating door.
- the references 7 and 8 designate here the side walls of the box and not a bottom and a door.
- the cooling circuit fitted to the module can be substantially identical to that previously described and will therefore not be explained again.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un four pour le traitement thermique ou thermochimique de métaux tels que, par exemple, les aciers d'usage général, les aciers fins au carbone et les aciers alliés.The present invention relates to an oven for the thermal or thermochemical treatment of metals such as, for example, general purpose steels, fine carbon steels and alloy steels.
D'une manière générale, on sait que pour ces métaux, les cycles de traitement thermique font habituellement succéder une phase de chauffage, une phase de maintien isotherme à la température de traitement, et une phase de refroidissement en une ou plusieurs étapes dont les paramètres essentiels sont la vitesse de refroidissement, la température finale, les durées des maintiens isothermes et le milieu de refroidissement.Generally, it is known that for these metals, the heat treatment cycles usually follow a heating phase, an isothermal maintenance phase at the treatment temperature, and a cooling phase in one or more stages, the parameters of which essential are the cooling rate, the final temperature, the duration of isothermal maintenance and the cooling medium.
Il s'avère que certains traitements, tels que des trempes étagées et, en particulier, les trempes bainitiques exigent des vitesses de refroidissement relativement élevées (vitesse supérieure à la vitesse critique de trempe). On rappelle à ce sujet que dans le cas des trempes bainitiques, ce refroidissement à vitesse rapide est poursuivi jusqu'à une température inférieure à celle de formation de la perlite, tout en étant supérieure à la température à laquelle commence la transformation de l'austénite en martensite.It turns out that certain treatments, such as stepped quenching and, in particular, bainitic quenching require relatively high cooling rates (speed greater than the critical quenching speed). On this subject, it is recalled that in the case of bainitic quenchings, this cooling at high speed is continued until a temperature lower than that of perlite formation, while being higher than the temperature at which the transformation of austenite begins. in martensite.
Dans les fours de traitement sous atmosphère raréfiée, la phase de refroidissement s'effectue au moyen d'un fluide de refroidissement que l'on fait circuler, à l'intérieur du four, grâce à une turbine.In treatment ovens in a rarefied atmosphere, the cooling phase is carried out by means of a cooling fluid which is circulated inside the furnace by means of a turbine.
Cette turbine est généralement disposée dans le volume intercalaire compris entre l'enceinte étanche du four (éventuellement revêtue d'une couche isolante) et le caisson réfractaire appelé "casing" qui délimite le laboratoire du four. Elle engendre un courant de fluide de refroidissement en cycle fermé qui est injecté sur les pièces à traiter grâce à au moins un orifice réalisé dans le casing. Ce fluide retourne ensuite à la turbine après passage dans un échangeur thermique destiné à évacuer les calories à l'extérieur du four.This turbine is generally placed in the intermediate volume between the sealed enclosure of the furnace (possibly coated with an insulating layer) and the refractory box called "casing" which delimits the laboratory of the furnace. It generates a flow of coolant in closed cycle which is injected onto the parts to be treated thanks to at least one orifice made in the casing. This fluid then returns to the turbine after passing through a heat exchanger intended to evacuate the calories outside the oven.
Il s'avère que dans les structures de four usuelles, le courant de fluide pénètre dans le casing par un orifice d'admission situé d'un côté (en général sur la face supérieure) et ressort par un orifice d'aspiration situé à l'opposé. On constate, à l'usage, que cette disposition présente des inconvénients dus au fait que le refroidissement des pièces ne s'effectue pas de façon homogène et qu'il se produit un gradient de température entre le côté des pièces orienté vers l'orifice d'admission et le côté orienté vers l'orifice d'aspiration. Cet inconvénient devient particulièrement important dans le cas où l'on souhaite obtenir des vitesses de refroidissement relativement èlevées : dans ce cas, les gradients de température deviennent relativement importants et risquent d'engendrer des déformations nuisibles, voire même des détériorations (tapures) des pièces.It turns out that in conventional furnace structures, the flow of fluid enters the casing through an inlet port located on one side (generally on the upper face) and exits through a suction port located at the 'opposite. It is noted, in use, that this arrangement has drawbacks due to the fact that the cooling of the parts is not carried out homogeneously and that a temperature gradient occurs between the side of the parts oriented towards the orifice. intake side with the side toward the suction port. This drawback becomes particularly important in the case where it is desired to obtain relatively high cooling rates: in this case, the temperature gradients become relatively large and risk causing harmful deformations, or even deterioration (tapures) of the parts. .
L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients grâce à des dispositions simples, peu coûteuses, mais cependant efficaces.The object of the invention is more particularly to eliminate these drawbacks by means of simple arrangements, inexpensive, but nevertheless effective.
A cet effet, elle propose un four de traitement thermique ou thermochimique de métaux du type comprenant une enceinte de forme tubulaire refermée, d'un côté, par un fond et, de l'autre côté, par une porte étanche, un caisson réfractaire ou casing disposé à l'intérieur de l'enceinte, ce caisson délimitant un laboratoire accessible de l'extérieur grâce à une porte en matériau réfractaire située à l'opposé d'un fond, en regard de la porte étanche de l'enceinte, des moyens de chauffage disposés à l'intérieur du caisson, des moyens permettant d'engendrer un vide relatif ou d'injecter un gaz à l'intérieur de l'enceinte, et une turbine disposée coaxialement à l'enceinte dans l'intervalle compris entre les deux susdits fonds et comportant un orifice d'admission en communication avec le volume intérieur du caisson grâce à un orifice de sortie réalisé dans le fond dudit caisson, cette turbine engendrant une circulation de gaz à l'intérieur du four selon un circuit fermé incluant au moins un premier échangeur thermique situé entre ledit orifice de sortie et ledit orifice d'admission.To this end, it offers a furnace for the thermal or thermochemical treatment of metals of the type comprising a tubular enclosure closed, on one side, by a bottom and, on the other side, by a sealed door, a refractory box or casing arranged inside the enclosure, this box delimiting a laboratory accessible from the outside thanks to a door of refractory material located opposite a bottom, facing the sealed door of the enclosure, heating means arranged inside the box, means making it possible to generate a relative vacuum or to inject a gas inside the enclosure, and a turbine arranged coaxially with the enclosure in the interval between the two aforesaid funds and comprising an inlet orifice in communication with the interior volume of the box through an outlet orifice made in the bottom of said box, this turbine generating a circulation of gas inside the oven according to a ci rcuit closed including at least a first heat exchanger located between said outlet orifice and said inlet orifice.
Selon l'invention, ce four est plus particulièrement caractérisé en ce que la turbine débite dans au moins deux conduits d'injection respectivement reliés à deux orifices d'injection prévus en deux emplacements opposés de la paroi latérale du caisson, chacun de ces conduits étant muni d'un dispositif d'obturation apte à pouvoir diviser le flux de gaz qu'il reçoit de la turbine en deux fractions complémentaires, à savoir : une fraction injectée dans le caisson et une fraction injectée dans le volume intercalaire compris entre le caisson et l'enceinte, et en ce que ce volume intercalaire est en communication avec l'orifice d'admission de la turbine, par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur pouvant consister en tout ou partie dudit premier échangeur.According to the invention, this furnace is more particularly characterized in that the turbine delivers in at least two injection conduits respectively connected to two injection orifices provided at two opposite locations on the side wall of the box, each of these conduits being fitted with a closure device capable of dividing the gas flow it receives from the turbine into two complementary fractions, namely: a fraction injected into the box and a fraction injected into the intermediate volume between the box and the enclosure, and in that this intermediate volume is in communication with the intake orifice of the turbine, via a heat exchanger which may consist of all or part of said first exchanger.
Avantageusement, les orifices d'injection sont équipés de buses d'injection orientées obliquement, en direction de la porte du caisson, de manière à engendrer une répartition uniforme des flux de gaz de refroidissement sur les pièces.Advantageously, the injection orifices are equipped with injection nozzles oriented obliquely, in the direction of the cabinet door, so as to generate a uniform distribution of the cooling gas flows over the parts.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les susdites buses d'injection sont munies de clapets (ou registres) permettant de refermer les orifices d'injection tout en mettant les conduits d'injection en communication avec le volume intercalaire compris entre le caisson et l'enceinte. Dans ce cas, des moyens sont également prévus de manière à ce que l'orifice d'admission de la turbine se trouve également en communication avec le volume intercalaire. Ces dispositions permettent donc d'obtenir un circuit auxiliaire de fluide qui by-passe le caisson et, en conséquence, de réaliser un système d'asservissement de la température des pièces contenues dans le four indépendant de la vitesse de rotation de la turbine.According to another characteristic of the invention, the above-mentioned injection nozzles are provided with valves (or registers) making it possible to close the injection orifices while putting the injection conduits in communication with the intermediate volume comprised between the box and the enclosure. In this case, means are also provided so that the inlet opening of the turbine is also in communication with the intermediate volume. These arrangements therefore make it possible to obtain an auxiliary fluid circuit which by-passes the box and, consequently, to produce a system for controlling the temperature of the parts contained in the furnace independent of the speed of rotation of the turbine.
Une telle disposition permet donc d'éviter les problèmes dus aux démarrages et à la régulation de vitesse du moteur entraînant la turbine, problèmes qui sont rarement résolus de façon satisfaisante.Such an arrangement therefore makes it possible to avoid the problems due to start-ups and to the speed regulation of the engine driving the turbine, problems which are rarely resolved satisfactorily.
Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 est une coupe axiale schématique d'un four de traitement thermique selon l'invention ;
- La figure 2 est une coupe transversale du four représenté sur la figure 1 ; et
- La figure 3 est une représentation schématique du circuit d'asservissement associé au four.
- Figure 1 is a schematic axial section of a heat treatment oven according to the invention;
- Figure 2 is a cross section of the oven shown in Figure 1; and
- Figure 3 is a schematic representation of the control circuit associated with the oven.
Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le four comprend tout d'abord une enceinte cylindrique 1 refermée, d'un côté, par un fond bombé 2 et, de l'autre côté, par une porte étan che 3, l'ensemble reposant au sol grâce à un piétement 4. Bien entendu, cette enceinte 1 peut être à simple ou à double paroi avec circulation d'eau intercalaire, et être éventuellement revêtue intérieurement d'une couche en matière thermiquement isolante. Le volume intérieur de l'enceinte 1 est connecté à des moyens 5 permettant de réaliser un vide relatif ainsi qu'à des moyens d'injection d'un gaz de traitement ou d'un gaz de refroidissement.As shown in Figures 1 and 2, the oven firstly comprises a cylindrical enclosure 1 closed on one side by a
A l'intérieur de cette enceinte 1 est disposé un caisson 6 en matière thermiquement isolante qui présente une forme parallélépipédique sensiblement coaxiale à l'enceinte 1 et qui est refermée, d'un côté, par un fond 7 et, de l'autre côté, par une porte 8 sensiblement adjacente à la porte 3 de l'enceinte 1.Inside this enclosure 1 is disposed a
Ce caisson 6 délimite le laboratoire à l'intérieur duquel les pièces P à traiter sont déposées en vue d'être traitées. Dans cet exemple, le chauffage des pièces P est assuré par rayonnement grâce à des résistances chauffantes électriques 9 disposées à l'intérieur du caisson 6.This
Le refroidissement des pièces P est, quant à lui, effectué grâce à un circuit de refroidissement faisant intervenir une turbine T sensiblement coaxiale à l'enceinte 1 et disposée dans le volume intercalaire compris entre le fond 2 de l'enceinte 1 et le fond 7 du caisson 6. Cette turbine T est entraînée par un moteur électrique M logé dans une cloche extérieure 11 fixée de façon étanche sur l'enceinte 1, et dont l'arbre d'entraînement 11′ passe au travers du fond 2.The cooling of the parts P is, for its part, carried out by means of a cooling circuit involving a turbine T substantially coaxial with the enclosure 1 and disposed in the intermediate volume comprised between the
Cette turbine T débite dans deux circuits d'injection de gaz 12, 13 raccordés à deux buses d'injection 14, 15 prévues en deux emplacements opposés de la surface latérale du caisson 6.This turbine T delivers in two
Dans cet exemple, ces deux circuits d'injection 12, 13 passent dans deux protubérances axiales 16, 17 de l'encein te, qui ont été prévues de manière à pouvoir réduire le diamètre de l'enceinte 1 au strict minimum.In this example, these two
Comme précédemment mentionné, pour obtenir une meilleure homogénéité de température lors de la phase de refroidissement, les buses 14, 15 sont axées obliquement par rapport à l'axe longitudinal du four et sont orientées vers la porte 8 du caisson 6.As previously mentioned, to obtain better temperature uniformity during the cooling phase, the
Par ailleurs, ces buses 14, 15 sont équipées de clapets 19, 20 en matière thermiquement isolante qui permettent d'interrompre le flux de gaz provenant de la turbine T et de le dériver dans l'espace intercalaire VI compris entre l'enceinte 1 et le caisson 6.Furthermore, these
Le retour de l'air injecté par la turbine T peut s'effectuer selon les deux trajets suivants.The return of the air injected by the turbine T can take place in the following two paths.
Dans le cas où les clapets 19, 20 sont en position ouverte, et où, en conséquence, la totalité du flux gazeux est injecté dans le caisson 6, le retour du gaz jusqu'à l'orifice d'admission 21 de la turbine T s'effectue grâce à un orifice de sortie 22 prévu dans le fond 7 du caisson 6 qui débouche dans le volume intercalaire VI par un premier échangeur 23 dans lequel circule un fluide de refroidissement. Le flux gazeux, compris dans ce volume intercalaire VI, est ensuite aspiré par l'orifice d'admission 21 de la turbine T au travers d'un deuxième échangeur 24 également parcouru par un fluide de refroidissement.In the case where the
Dans le cas où les clapets 19, 20 sont en position fermée et où le flux gazeux est injecté dans le volume intercalaire VI, ce flux se trouvera directement aspiré par la turbine T au travers de l'échangeur 24.In the case where the
Bien entendu, pour assurer la continuité de l'isolation thermique au cours de la phase de chauffage, l'orifice de sortie est équipé d'une porte thermiquement isolante G, ici de type guillotine à double opercules 25, 26.Of course, to ensure the continuity of the thermal insulation during the heating phase, the orifice of outlet is fitted with a thermally insulating door G, here of guillotine type with double covers 25, 26.
Avantageusement, les deux échangeurs thermiques 23, 24 pourront être réalisés à l'aide d'un serpentin unique disposé dans l'espace compris entre la porte G et la turbine T. Dans ce cas, la séparation entre les deux échangeurs est simplement réalisée au moyen d'une cloison radiale 30 disposée coaxialement entre la porte G et la turbine T, de manière à obliger le flux de gaz émanant du caisson 6 à emprunter un parcours sinueux passant par les deux échangeurs 23, 24 avant de parvenir à l'orifice d'admission 21 de la turbine T.Advantageously, the two
Le fonctionnement du four précédemment décrit sera exposé ci-après, en regard des figures 1 et 3 dans lesquelles les éléments correspondants portent les mêmes numéros de référence.The operation of the oven previously described will be described below, with reference to Figures 1 and 3 in which the corresponding elements have the same reference numbers.
Lors de la phase de chauffage d'un cycle de traitement, les clapets 19, 20 et la porte G sont fermés de manière à exciter autant que possible un échauffement contenu dans le volume intercalaire VI situé entre le caisson 6 et l'enceinte 1 ainsi que l'échauffement de cette dernière. Le chauffage des pièces P est alors assuré au moyen des résistances 7 contenues dans le caisson. Au cours de ce chauffage, le volume intérieur de l'enceinte 1 peut être porté à une basse pression de manière à obtenir un vide relatif. De même, des moyens (non représentés) peuvent être prévus pour réaliser, à l'intérieur de cette enceinte 1 et, en particulier, à l'intérieur du caisson 6, une atmosphère de traitement, par exemple par injection sur les pièces P d'un gaz de traitement. De même, ce four peut en outre comprendre des équipements permettant d'effectuer sur les pièces des traitements par bombardements ioniques et/ou des dépôts de matière par des procédés de type PVD (dépôts physiques et phase vapeur).During the heating phase of a treatment cycle, the
Lors de la phase de refroidissement, un gaz neutre, servant de véhicule caloporteur, est injecté dans le four ; à la suite de quoi les clapets 19, 20 et la porte G sont ouverts, tandis que la turbine T est mise en marche. Parallèlement, un courant de fluide réfrigérant est mis en circulation dans les échangeurs 23 et 24.During the cooling phase, a neutral gas, serving as a heat transfer vehicle, is injected into the oven; as a result of which the
Lorsque les clapets 19, 20 sont totalement ouverts, le flux gazeux produit par la turbine est totalement injecté sur les pièces P contenues dans le caisson 6. Ce flux passe ensuite dans les deux échangeurs avant de parvenir à l'orifice d'admission 21. Il est clair que dans cette configuration, on obtient une vitesse maximale de refroidissement des pièces P sans aucune perturbation du circuit de refoulement sur le circuit d'admission. Le gaz de refroidissement passe en totalité dans la charge.When the
Par contre, lorsque les clapets 19, 20 sont fermés, les pièces P ne sont plus refroidies et la totalité du flux gazeux passe dans le volume intercalaire VI avant de revenir à la turbine T, après passage dans l'échangeur 24. Il convient de noter à ce sujet que, dans ce cas, le flux d'air ne sera que très peu chauffé par le caisson et ne nécessite pas de moyens de refroidissement importants. Du fait qu'il ne traverse que l'échangeur 24, il subit donc une perte de charge moins importante, ce qui entraîne une réduction du couple d'entraînement de la turbine T et, par conséquent, une réduction de la consommation électrique du moteur M.On the other hand, when the
On peut ainsi refroidir rapidement la charge jusqu'à une température déterminée (trempe bainitique) et maintenir cette température le temps nécessaire à la transformation, par ouverture et fermeture successives des clapets et refroidir complètement ensuite pour défourner.It is thus possible to rapidly cool the load to a determined temperature (bainitic quenching) and maintain this temperature for the time necessary for transformation, by successive opening and closing of the valves and then cooling completely to defrost.
Il est clair qu'entre les deux modes de fonctionnement précédemment décrits, il existe un mode de fonctionnement intermédiaire, dans lequel les clapets 19, 20 sont partiel lement ouverts et où une fraction variable du flux d'air est injectée sur les pièces P, tandis que la fraction restante retourne à la turbine T en passant par le volume intercalaire VI et l'échangeur 24.It is clear that between the two operating modes described above, there is an intermediate operating mode, in which the
L'invention tire parti de cette particularité pour effectuer un asservissement de la position des clapets en fonction de la température des pièces, détectée par un (ou plusieurs) capteur 31 et d'une loi de refroidissement préalablement établie.The invention takes advantage of this particularity to effect a servo-control of the position of the valves as a function of the temperature of the parts, detected by one (or more)
Dans ce cas, les clapets (qui jouent le rôle de vannes trois voies) sont équipés d'une motorisation de manière à pouvoir être commandés, depuis l'extérieur du four, par un circuit d'asservissement 32, de préférence à microprocesseur, qui reçoit un signal représentatif de la température des pièces comme indiqué sur la figure 3. Un avantage important de ce mode d'asservissement consiste en ce qu'il n'intervient pas sur le moteur M de la turbine T, qui tourne à vitesse constante, de façon ininterrompue pendant toute la phase de refroidissement. Il n'est donc plus nécessaire de prévoir des variateurs de vitesses ou de dispositions particulières dues à des mises en marches et des arrêts fréquents du moteur M.In this case, the valves (which act as three-way valves) are equipped with a motorization so that they can be controlled, from outside the oven, by a
Bien entendu, l'invention ne se limite pas au mode d'exécution précédemment décrit.Of course, the invention is not limited to the embodiment described above.
Ainsi, par exemple, le four peut présenter une structure modulaire comportant au moins un module dont la section transversale correspond sensiblement du point de vue de la forme, à la section longitudinale du four représenté sur la figure 1.Thus, for example, the oven may have a modular structure comprising at least one module whose cross section corresponds substantially from the point of view of form, to the longitudinal section of the oven shown in FIG.
D'une façon plus précise, ce module peut présenter une enceinte tubulaire 1 axée perpendiculairement au plan de la figure 1 et comprenant deux parois latérales au lieu et à la place du fond 2 et de la porte 5.More precisely, this module can have a tubular enclosure 1 oriented perpendicular to the plane of FIG. 1 and comprising two side walls instead of and in place of the
Cette enceinte peut être refermée à chacune de ses extrémités au moyen d'une porte étanche ou venir se raccorder par chacune desdites extrémités à l'enceinte d'un module adjacent.This enclosure can be closed at each of its ends by means of a sealed door or come to be connected by each of said ends to the enclosure of an adjacent module.
De même, le caisson 6 peut présenter une forme tubulaire de section rectangulaire qui s'étend coaxialement à l'enceinte et peut être refermé à chacune de ses extrémités par une porte thermiquement isolante. Bien entendu, les références 7 et 8 désignent ici les parois latérales du caisson et non un fond et une porte.Similarly, the
Le circuit de refroidissement équipant le module peut être sensiblement identique à celui précédemment décrit et ne sera donc pas explicité à nouveau.The cooling circuit fitted to the module can be substantially identical to that previously described and will therefore not be explained again.
Claims (10)
caractérisé en ce que la turbine (T) débite dans au moins deux conduits d'injection (12, 13) respectivement reliés à deux orifices d'injection prévus en deux emplacements opposés de la paroi latérale du caisson, chacun de ces conduits étant muni d'un dispositif d'obturation apte à pouvoir diviser le flux de gaz qu'il reçoit de la turbine en deux fractions complémentaires, à savoir : une fraction injectée dans le caisson et une fraction injectée dans le volume intercalaire compris entre le caisson (6) et l'enceinte (1), et en ce que ce volume intercalaire (VI) est en communication avec l'orifice d'admission (21) de la turbine (T), par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur pouvant consister en tout ou partie dudit premier échangeur.1. Furnace for the thermal or thermochemical treatment of metals of the type comprising an enclosure (1) of tubular shape closed, on one side, by a bottom (2) and, on the other side, by a sealed door (3), a refractory box or casing (6) disposed inside the enclosure (1), this box (6) delimiting a laboratory accessible from the outside by a door (8) made of refractory material located opposite d 'a bottom (7), facing the sealed door (3) of the enclosure (1), heating means (9) arranged inside the box (6), means (5) allowing generate a relative vacuum or inject a gas inside the enclosure (1), and a turbine (T) arranged coaxially with the enclosure (1) in the interval between the two aforesaid funds (2, 7) and comprising an inlet orifice (2) in communication with the interior volume of the casing by means of an outlet orifice (22) produced in the bottom (7) of said casing (6), this turbine generates t a gas circulation inside the furnace according to a closed circuit including at least a first heat exchanger (23) located between said outlet orifice and said inlet orifice,
characterized in that the turbine (T) delivers in at least two injection conduits (12, 13) respectively connected to two injection orifices provided at two opposite locations on the side wall of the box, each of these conduits being provided with '' a shutter device capable of dividing the gas flow it receives from the turbine into two complementary fractions, namely: a fraction injected into the box and a fraction injected into the intermediate volume between the box (6) and the enclosure (1), and in that this intermediate volume (VI) is in communication with the intake orifice (21) of the turbine (T), via a heat exchanger which may consist in whole or in part of said first exchanger.
caractérisé en ce que les orifices d'injection sont équipés de buses d'injection (14, 15) orientées obliquement, en direction de la porte (8) du caisson (6).2. Oven according to claim 1,
characterized in that the injection orifices are equipped with injection nozzles (14, 15) oriented obliquely, in the direction of the door (8) of the box (6).
caractérisé en ce que le volume intercalaire (VI) est en communication avec le volume interne du caisson (6) par l'intermédiaire d'un premier échangeur (23), et avec l'orifice d'admission (21) de la turbine (T) par l'intermédiaire d'un second échangeur (24), le flux d'air provenant du caisson (6) traversant les deux échangeurs (23, 24) avant de pénétrer dans la turbine.3. Oven according to claim 1,
characterized in that the intermediate volume (VI) is in communication with the internal volume of the box (6) via a first exchanger (23), and with the intake orifice (21) of the turbine ( T) via a second exchanger (24), the air flow from the box (6) passing through the two exchangers (23, 24) before entering the turbine.
caractérisé en ce que les susdits échangeurs (23, 24) sont réalisés à l'aide d'un serpentin disposé dans l'espace compris entre le fond (7) du caisson (6) et l'orifice d'admission (21) de la turbine (T), et en ce que la séparation entre les deux échangeurs (23, 24) est réalisée au moyen d'une cloison radiale (30) disposée dans la région centrale dudit espace.4. Oven according to claim 3,
characterized in that the above exchangers (23, 24) are produced using a coil arranged in the space between the bottom (7) of the box (6) and the intake orifice (21) of the turbine (T), and in that the separation between the two exchangers (23, 24) is carried out by means of a radial partition (30) disposed in the central region of said space.
caractérisé en ce que l'orifice de sortie (22) du caisson (6) est équipé d'une porte (G).5. Oven according to one of the preceding claims,
characterized in that the outlet orifice (22) of the box (6) is equipped with a door (G).
caractérisé en ce que les susdits dispositifs d'obturation (19, 20) sont actionnés par des moyens commandables depuis l'extérieur du four, en fonction de la température des pièces (P) et d'une loi de refroidissement préalablement établie.6. Oven according to one of the preceding claims,
characterized in that the aforementioned closure devices (19, 20) are actuated by means controllable from outside the oven, as a function of the temperature of the parts (P) and of a previously established cooling law.
caractérisé en ce que l'enceinte (1) peut être refermée à chacune de ses extrémités par une porte étanche.8. Oven according to claim 7,
characterized in that the enclosure (1) can be closed at each of its ends by a sealed door.
caractérisé en ce que l'enceinte (1) est raccordée par au moins l'une de ses extrémités à l'enceinte d'un module adjacent.9. Oven according to claim 7,
characterized in that the enclosure (1) is connected by at least one of its ends to the enclosure of an adjacent module.
caractérisé en ce que les susdits orifices d'injection sont munis d'obturateurs (19, 20) permettant de les refermer tout en mettant les conduits d'injection (12, 13) en communication avec le volume intercalaire compris entre le caisson et l'enceinte (1), et en ce que ce volume intercalaire (VI) est en communication avec le volume intérieur du caisson (6) et avec l'orifice d'admission (21) de la turbine (T) par l'intermédiaire d'au moins un échangeur de chaleur dans lequel circule un fluide frigorigène.10. Oven according to one of claims 7 to 9,
characterized in that the aforesaid injection orifices are provided with shutters (19, 20) allowing them to be closed while putting the injection conduits (12, 13) in communication with the intermediate volume comprised between the box and the enclosure (1), and in that this intermediate volume (VI) is in communication with the interior volume of the box (6) and with the intake orifice (21) of the turbine (T) by means of at least one heat exchanger in which a refrigerant circulates.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8911322A FR2651307B1 (en) | 1989-08-29 | 1989-08-29 | HEAT TREATMENT OVEN EQUIPPED WITH IMPROVED COOLING MEANS. |
FR8911322 | 1989-08-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR (1) | FR2651307B1 (en) |
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Also Published As
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FR2651307A1 (en) | 1991-03-01 |
FR2651307B1 (en) | 1993-12-17 |
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