WO1990015297A1 - Four-tunnel de forge a convoyeur a chaine de charges unitaires - Google Patents

Four-tunnel de forge a convoyeur a chaine de charges unitaires Download PDF

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    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/14Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment
    • F27B9/20Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace
    • F27B9/24Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity characterised by the path of the charge during treatment; characterised by the means by which the charge is moved during treatment the charge moving in a substantially straight path tunnel furnace being carried by a conveyor
    • F27B9/243Endless-strand conveyor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0056Furnaces through which the charge is moved in a horizontal straight path

Definitions

  • FIG. 2 shows the side face of the forging tunnel oven and the refrigerated beam.
  • FIG. 10 shows a socket plate and a part to be heated
  • This enclosure (30) can be obtained in particular by molding in refractory concrete (32), by means of refractory fibers or any other product capable of adequately reflecting the energy towards the parts (4) to be heated.
  • a burner (6) provided with an air inlet (7) is arranged at the end of the tunnel oven (1) on the unloading side (8) in order to ensure the maximum temperature at. piece (4) just before the operator grasps it with pliers (9) to forge it.
  • a fan (10) for drawing gas (5) fitted with an evacuation chimney (11) is placed at the head of the tunnel oven (1) on the inlet side (12) of the parts (4).
  • the beam (16) having a refractory hearth (17) is formed of a box cooled by means of a liquid or of a gas circulating under pressure or by natural gravitatio.
  • FIG. 2 represents the lateral face of the forging tunnel furnace (1) according to the invention, covered with a metal cover (3) the lower part (21) of which is fixed and fits above the beam refrigerated (16) around which circulates the conveyor (13), the upper part (20) of said metal cover (3) covering the insulating envelope (2), is removable and divided into several sections to facilitate handling.
  • Figure 3 shows in detail on the part of the tunnel oven (1) burner side (6) and unloading (8), the fixing means (22) of the upper part (20) of the metal cover (3) on the part lower (21) and a connection joint (33) of the different sections of said removable upper part (20).
  • FIG. 4 representing the face of the four tunnel (1) on the unloading side (8) are shown:
  • the so-called burner ( 6) can also be installed in the axis of the tunnel furnace (1).
  • the forging oven-tunnel (1) according to the invention can be equipped with several burners (6).
  • the attachment system of the removable upper part (20) of the metal cover (3) on the lower part (21), shown in section in FIG. 5, comprises a fixing lug (22) and a bolt (23).
  • FIG. 8 showing in detail the chain (14) of the conveyor (13), formed of links (24) and (25), the links (24) are provided with a flat (26) intended to receive a plate (27). ) surmounted by two refractory steel sockets (15).
  • the bushings (15) can be interconnected to reduce the possibility of deformation due to the high temperature of the gases (5) which they pass through.
  • the "pieces” (4) or other pieces to be forged are placed in the sockets (15) before being introduced into the enclosure (30) of the tunnel oven (1), the plate (27) is interchangeable and fixed on the flat (26) by means of two bolts (28).
  • the conveying speed can be variable in order to adapt the heating time to the type or mass of the parts (4).
  • the section of the enclosure (30) is greater in the area near the burner (6) than in the area near the fan (10) for the draft (5), in order to vary the speed of the gases (5) , conversely at the temperature of these and ensuring a constant caloric exchange.
  • the chain conveyor (13) circulates around a beam (16) which is refrigerated to regulate the outside temperature of the heating chamber (1) in order to avoid the risks of excessive dilation, due to the very high temperature inside the oven (1)., and reduce the deformations due to the expansion of the metal parts.
  • the enclosure (30) of the tunnel oven (1) having a reduced section close to that of the parts (4) to be forged, makes it possible to reduce the volume to be heated, which results in a notable saving in energy.
  • the present invention is not limited to the simple form of application described here.
  • the forging tunnel oven (1) will have the same properties and will be designed with identical materials ensuring perfect insulation of the heating part including the enclosure (30) will have an appropriate profile and dimensions according to those of the part (4) to be heated.
  • the interchangeable plate (27) with sockets (15) intended to receive the unitary parts (4) for conveying inside the enclosure (30) will be removed and replaced by a support of suitable shape and dimensions.
  • the shape of the profile of the enclosure (30) of the oven (1) always comprising a chute (31) of dimensions adapted to protect the sockets or other support (15 ) and the chain (14) of the conveyor (13).

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Abstract

Le four-tunnel de forge selon la présente invention servant au chauffage de toutes sortes de pièces à forger, est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de chauffe (1) en forme de tunnel parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe (2) en matériau réfractaire, recouverte d'un capot métallique (3) dont la partie supérieure (20) est amovible et un convoyeur (13) à chaîne (14) dont les maillons (24) sont munis d'un méplat (26) recevant une plaquette (27) surmontée de douilles (15) ou autre forme de réceptacle en acier réfractaire de forme et de dimensions appropriées, destinées à recevoir les pièces (4) à convoyer à l'intérieur du four pour y être chauffées. La partie centrale dudit four-tunnel constituant l'enceinte (30) est moulée, de forme et de dimensions adaptées, proches de celles des pièces (4) à chauffer, ayant une goulotte (31) qui protège la chaîne (14) du convoyeur (13) et les douilles (15), de telle sorte que seule la partie des pièces (4) à traiter soit chauffée au contact des gaz (5) circulant dans ladite enceinte (30), à contre-courant par rapport au sens de circulation des pièces (4) dans le tunnel.

Description

Four-tunnel de forge à convoyeur à chaîne de charges unitaires.
La présente invention concerne un Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de Charges unitaires.
Dans la technique connue, les fours de forge ou de traitement thermique sont composés d'une sole fixe ou mobile et d'une partie radiante destinée à répartir uniformément la chaleur.
Dans les fours de traitement thermique, l'ambiance est inherte grâce à un gaz convenable.
Dans les fours de forge, l'atmosphère est légèrement réductrice afin de garder toutes les caractéristiques aux aciers.
Lorsque la sole de ces fours est mobile, les pièces sont convoyées en masse et chauffées de façon inégale en fonction de cette masse.
Ces fours nécessitent une importante quantité d'énergie et comprennent habituellement des brûleurs tout au long du tunnel.
Les gaz brûlés sont rejetés à très haute température ce qui crée des conditions de travail difficiles pour les opérateurs.
Pour remédier à ces différents inconvénients, la présente invention a pour but de diminuer la consommation d'énergie ainsi que le nombre des opérateurs.
Conçue de façon à réduire les pertes énergétiques, elle permet aussi d'améliorer les conditions de travail pour les utilisateurs quant à la température ambiante.
Le four-tunnel de forge à convoyeur à chaîne de charges unitaires, selon une forme préférentielle d'application servant pour le forgeage de pièces spécifiques, ci-dessous décrite, comprend une partie chauffante en forme de tunnel, parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe en matériau réfractaire, dont la partie intérieure moulée, de très faible section, a des cotes adaptées à la forme et aux dimensions des pièces à chauffer de telle sorte que la vitesse des gaz remontant le tunnel à contre-courant par rapport aux pièces à traiter, soit croissante depuis le brûleur situé du côté déchargement, jusqu'au ventilateur de tirage des gaz placé à l'entrée du tunnel.
Les pièces à chauffer circulent au travers du four-tunnel de forme appropriée au moyen d'un convoyeur à chaîne de charges unitaires, permettant de ne chauffer que la partie à traiter ce qui engendre une notable économie d'énergie par rapport aux pièces habituellement chauffées en masse.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins ci-annexés sur lesquels :
- La figure 1 représente le schéma de principe du Four-Tunnel de forge à convoyeur à chaîne de charges unitaires et ses différents organes.
- La figure 2 représente la face latérale du four-tunnel de forge et de la poutre réfrigérée.
- La figure 3 représente le four-tunnel de forge côté brûleur et déchargement.
- La figure 4 représente la face du four-tunnel de forge côté brûleur (B1 ) et déchargement (B2).
- La figure 5 représente en coupe le système d'accrochage de la partie amovible du tunnel.
- La figure 6 représente la coupe A - A, côté chargement et entrée du four-tunnel de forge.
- La figure 7 représente la coupe B - B, côté sortie et déchargement où se trouvent le brûleur et le forgeron.
- La figure 8 représente en détail, les éléments de la chaîne du convoyeur.
- La figure 9 représente une section de chaîne dans le convoyeur destinée à recevoir les platines et douilles de forme appropriée selon les pièces à chauffer.
- La figure 10 représente une plaquette à douilles et une pièce à chauffer
Le Four-Tunnel de forge à convoyeur à chaîne de charges unitaires selon l'invention, tel que représenté sûr le schéma de la figure 1, comprend :
- Une chambre de chauffe en forme de tunnel (1) parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe isolante (2) permettant d'avoir un bon calorifugeage; la partie centrale de la chambre de chauffe (1) en matériau réfractaire, de très faible section intérieure, dont les cotes sont adaptées aux formes et dimensions des pièces (4) à chauffer, constitue l'enceinte (30) du four (1), dans laquelle circulent les gaz (5) servant au chauffage ainsi que les pièces (4) à traiter.
La forme de cette enceinte (30) peut être obtenue notamment par le moulage en béton réfractaire (32), au moyen de fibres réfractaires ou tout autre produit susceptible de réfléchir convenablement l'énergie vers les pièces (4) à chauffer.
- Un brûleur (6) muni d'une arrivée d'air (7) est disposé en bout du four-tunnel (1) du côté du déchargement (8) afin d'assurer la température maximale à la. pièce (4) juste avant que l'opérateur la saisisse au moyen d'une pince (9) pour la forger.
- Un ventilateur (10) de tirage des .gaz (5) muni d'une cheminée d'évacuation (11) est placé en tête du four-tunnel (1) côté entrée (12) des pièces (4).
- Le convoyeur (13) est formé d'une chaîne (14) de charges unitaires munie de douilles (15) en acier réfractaire de forme appropriée, destinées à recevoir les "lopins" (4) ou autres pièces à chauffer avant d'être forgés.
La chaîne (14) du convoyeur (13) circulant autour d'une poutre réfrigérée (16), se déplace à l'intérieur de l'enceinte (30) du four-tunnel (1).
- La poutre (16) ayant une sole réfractaire (17) est formée d'un caisson refroidi au moyen d'un liquid ou d'un gaz circulant sous pression ou par gravitatio naturelle.
Le convoyeur (13) est équipé d'un variateur (18) permettant de régler la vitesse de la chaîne (14) ainsi que d'un moto-réducteur (19). La figure 2 représente la face latérale du four- tunnel de forge (1) selon l'invention, recouvert d'un capot métallique (3) dont la partie inférieure (21) est fixe et vient s'adapter au-dessus de la poutre réfrigérée (16) autour de laquelle circule le convoyeur (13), la partie supérieure (20) du dit capot métallique (3) venant recouvrir l'enveloppe isolante (2), est amovible et divisée en plusieurs sections pour faciliter la manipulation.
La figure 3 représente en détail sur la partie du four-tunnel (1) côté brûleur (6) et déchargement (8), les moyens de fixation (22) de la partie supérieure (20) du capot métallique (3) sur la partie inférieure (21) ainsi qu'un joint de raccordement (33) des différentes sections de la dite partie supérieure amovible (20).
Sur la figure 4 représentant la face du fourtunnel (1) côté déchargement (8) sont figurés :
- En partie B1 l'implantation de la bride de fixation (29) du brûleur (6) sur la partie supérieure mobi le (20) du capot métallique (3) selon la forme d'applica tion ici décrite, le dit brûleur (6) pouvant également être implanté dans l'axe du four-tunnel (1). Dans d'autres formes d'application, le Four-Tunnel de forge (1) selon l'invention, peut être équipé de plusieurs brûleurs (6).
En partie B2 la partie inférieure (21) du capot métallique (3) comportant une trappe d'accès (35) à l'en ceinte (30) du four-tunnel (1) ayant une découpe (34) adap tée à la forme et aux dimensions des pièces (4) permettant le passage des dites pièces (4) circulant à l'intérieur du dit four-tunnel (1) pour être chauffées, afin de réduire au maximum les déperditions de calories, ainsi que la gou lotte de protection (31) des douilles (15) et de la chaîne (14) du convoyeur (13).
Le système d'accrochage de la partie supérieure amovible (20) du capot métallique (3) sur la partie inférieure (21), représenté en coupe sur la figure 5, comprend une patte de fixation (22) et un boulon (23).
La coupe A - A du four-tunnel (1) sur la figure 6, montre la position de la pièce (4) à forger sur la douille (15) protégée par une goulotte (31) à l'intérieur de l'enceinte (30) de la chambre de chauffe (1) de forme réduite, adaptée à la forme et aux dimensions de la dite pièce (4), moulée au moyen de béton réfractaire (32) à l'intérieur de plusieurs couches isolantes (2) protégées par le capot métallique (3).
La coupe B - B représentée sur la figure 7, montre la pièce (4) à forger sur la douille (15), à l'inté rieur de l'enceinte (30) du four-tunnel (1) côté décharge ment (8), montrant le profil agrandi de l'enceinte (30b).
Sur la figure 8 montrant en détail la chaine (14) du convoyeur (13), formée de maillons (24) et (25), les maillons (24) sont munis d'un méplat (26) destinés à recevoir une plaquette (27) surmontée de deux douilles (15) en acier réfractaire. Les douilles (15) peuvent être reliées entre-elles afin de réduire les possibilités de déformation dues à la haute température des gaz (5) qu'elles traversent. Les "lopins" (4) ou autres pièces à forger sont posées dans les douilles (15) avant d'être introduits dans l'enceinte (30) du four-tunnel (1), la plaquette (27) est interchangeable et fixée sur le méplat (26) au moyen de deux boulons (28).
Sur la figure 9, les maillons (24) munis d'un méplat (26) et les maillons (25) sont représentés à l'inté rieur du convoyeur (13).
Un "lopin" (4) est représenté sur la figure 10 avant d'être posé sur la douille (15) fixée sur la plaquette (27) destinée à être fixée sur le méplat (26) du maillon (24).
Les pièces (4) ou "lopins" sont posées soit manuellement par un opérateur, soit mécaniquement, soit automatiquement, dans les douilles (15) de forme et de dimensions appropriées, pour être transportées dans l'enceinte (30) du four-tunnel (1) au moyen du convoyeur (13) à chaîne (14), pour y être chauffées, le dit convoyeur (13) étant placé dans le tunnel (1) parfaitement isolé, les pièces (4) circulant dans le sens inverse à celui des gaz (5), sont introduites à température ambiante dans l'enceinte (30) du four-tunnel (1) pour s'élever progressivement et arriver près du brûleur (6) pour atteindre la température de forge.
La pièce (4) est alors déchargée soit par le forgeron à l'aide d'une pince (9) ou de tout autre moyen, soit mécaniquement, soit par opérateur automatique ou robot soit par gravité.
Le Brûleur (6) placé en bout du tunnel (1) côté déchargement (8), assure la chauffe par l'écoulement et l'épuisement des gaz de combustion, la vitesse des gaz (5) remontant le tunnel (1) à contre-courant par rapport au déplacement des pièces (4), allant croissante depuis le brûleur (6) jusqu'au ventilateur (10) de tirage des gaz (5) situé à l'autre extrémité, côté entrée (12).
La vitesse de convoyage peut être variable afin d'adapter le temps de chauffe au type ou à la masse des pièces (4).
La puissance du brûleur peut, elle aussi, être variable afin de régler finement la température finale de la pièce avant l'opération de forge.
Le contour du profil de l'enceinte (30) est adapté à celui du produit à chauffer; ce contour est de forme et de section variables tout au long du convoyeur (13) afin d'adapter la vitesse d'écoulement des gaz brûlés
(5) aux exigences de la chauffe.
La section de l'enceinte (30) est plus importante dans la zone proche du brûleur (6) que dans la zone proche du ventilateur (10) de tirage des gaz (5), afin de faire varier la vitesse des gaz (5), inversement à la température de ceux-ci et assurer un échange calorique constant.
Le convoyeur (13) à chaîne (14) circule autour d'une poutre (16) qui est réfrigérée pour réguler la température extérieure de la chambre de chauffe (1) afin d'éviter les risques de dillatation trop importants, dus à la très haute température intérieure du four (1)., et diminuer les déformations dues à la dillatation des parties métalliques. L' enceinte (30) du four-tunnel (1) ayant une section réduite proche de celle des pièces (4) à forger, permet de diminuer le volume à chauffer ce qui entraîne une notable économie d'énergie.
La parfaite isolation de la chambre de chauffe
(1) et ses ouvertures réduites, éliminent les déperditions vers l'extérieur ce qui améliore les conditions de travail des opérateurs.
Il est bien entendu que la présente invention ne se limite pas à la simple forme d'application ici décrite. Dans d'autres cas et pour le forgeage de pièces (4) de forme différentes, le four-tunnel de forge (1) aura les mêmes propriétés et sera conçu avec des matériaux identiques assurant la parfaite isolation de la partie chauffante dont l'enceinte (30) aura un profil et des dimensions appropriés selon ceux de la pièce (4) à chauffer. Dans ce cas, la plaquette interchangeable (27) à douilles (15) destinée à recevoir les pièces (4) unitaires pour le convoyage à l'intérieur de l'enceinte (30) sera déposée et remplacée par un support de forme et dimensions adaptées à celles de la pièce (4) à chauffer de telle sorte que toujours, seule la partie de la pièce (4) devant être chauffée soit en contact avec les gaz (5) puis en fin de parcours, avec la flamme du brûleur (6) juste avant d'être reprise par le forgeron pour être forgée, la forme du profil de l'enceinte (30) du four (1) comprenant toujours une goulotte (31) de dimensions adaptées pour la protection des douilles ou autre support (15) et de la chaîne (14) du convoyeur (13).

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à chaîne de Charges unitaires comprenant une chambre de chauffe (1) en forme de tunnel "Four-Tunnel" équipé d'un brûleur (6) et un convoyeur (13) pour le transport des pièces (4) à chauffer, caractérisé en ce que la partie centrale constitu ant l'enceinte (30) de la chambre de chauffe (1) parfaitement isolée au moyen d'une enveloppe isolante (2) en matériau réfractaire, recouverte d'un capot métallique (3), est moulée, de section réduite, de profil adapté à la forme et aux dimensions des pièces (4) à chauffer et variable, allant s'élargissant depuis l'entrée (12) des pièces (4) vers la sortie (8) côté brûleur (6), en fonction de la vitesse des gaz brûlés (5) remontant le tunnel à contre-courant par rapport au déplacement des pièces (4), et allant croissante depuis le brûleur (6) muni d'une arrivée d'air (7) placé du côté du déchargement (8), vers le ventilateur (10) de tirage des gaz (5) équipé d'une cheminée d'évacuation (11) placé en tête du tunnel (1), côté chargement (12) des pièces (4), les dites pièces (4) à chauffer étant trans- portées à l'intérieur de l'enceinte (30) au moyen d'un convoyeur (13) formé d'une chaîne (14) de charges unitaires circulant autour d'une poutre (16) à sole réfractaire (17), refroidie au moyen d'un fluide ou d'un gaz circulant sous pression ou par gravitation naturelle; la chaîne (14) du convoyeur (13) et les douilles (15) destinées à recevoir les pièces (4) se trouvant protégées dans une goulotte (31), seule une partie de la pièce (4), de longueur prédéterminée, étant portée à la température de forge, dans un volume restreint de chauffe, entraînant une importante économie d'énergie ainsi que rapidité et régularité de chauffe; le convoyeur (13) traversant l'enceinte (30) du four-tunnel (1) étant équipé d'un variateur (18) permettant de régler la vitesse de la chaîne (14) ainsi que d'un moto-réducteur (19).
2 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de
Charges unitaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que le profil de l'enceinte (30) de la chambre de chauffe (1) est de dimensions réduites et de forme adaptée à celle de la pièce (4) à chauffer, la dite forme pouvant être obtenue notamment par le moulage en béton réfractaire (32), au moyen de fibres réfractaires ou tout autre produit susceptible de réfléchir convenablement l'énergie vers la pièce (4) à chauffer; ce profil de l'enceinte (30) étant plus étroit (30a) côté entrée (12) du tunnel (1) et légèrement plus important (30b) côté déchargement (8) près du brûleur (6) afin d'adapter la vitesse d'écoulement des gaz brûlés (5) aux exigeances de la chauffe, la dite vitesse des gaz (5) variant inversement à la température de ceux-ci afin d'assurer un échange calorique constant.
3 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de Charges unitaires selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le capot métallique (3) recouvrant l'enveloppe isolante (2) du four-tunnel (1) est composé d'une partie inférieure (21) fixe comportant une découpe (34) dans une trappe d'accès (35) à l'enceinte (30) du four-tun- nel (1) côté déchargement (8), la dite découpe (34) permettant le passage des pièces à chauffer (4) sur les douilles (15) du convoyeur (13) à chaîne (14), tant du côté de l'entrée (12) que du côté sortie (8), étant de forme et de dimensions appropriées, proches de celles des pièces (4) à forger, réduisant ainsi au maximum les déperditions d'énergie, et d'une partie supérieure (20) amovible et sectionnée pour permettre la manipulation, les sections étant reliées entre-elles au moyen de joints de raccordement (33), la dite partie supérieure (20) étant adaptée sur la partie fixe inférieure (21) au moyen de pattes de fixation (22) et de boulons (23).
4 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de Charges unitaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que la chaîne (14) du Convoyeur (13) est formée de mailIons (24) et (25), les maillons (24) étant munis d'un méplat (26) destiné à recevoir une plaquette (27) surmontée de deux douilles (15) en acier réfractaire pouvant être reliées entre-elles, destinées à recevoir les "lopins" (4) ou autres pièces à chauffer avant d'être forgés, et ayant une forme adaptée aux dites pièces (4), la plaquette (27) interchangeable, étant fixée sue le méplat (26) à l'aide de deux boulons (28).
5 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à chaîne de Charges unitaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que le chargement des pièces (4) à traiter peut se faire manuellement, mécaniquement ou automatiquement à l'aide d'un manipulateur ou d'un robot, le déchargement pouvant se faire de même, manuellement par le forgeron à l'aide d'un moyen (9) (pince ou autre), mécaniquement, par opérateur automatique ou robot ou par gravitation.
6 - Four-Tunnel de Forge à Convoyeur à Chaîne de Charges unitaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bride de fixation (29) du brûleur (6) est implantée sur la partie supérieure mobile du capot métallique (3) selon une forme d'application, le dit brûleur (6) pouvant être également implanté dans l'axe du four-tunnel (1); dans d'autres formes d'application, le dit four-tunnel de forge (1) selon l'invention, pouvant être équipé d'un ou de plusieurs brûleurs (6).
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