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"Procédé et fourspour le recuit d'alliagesdont un constituant est volatil à la température de recuit"
La présente invention se rapporte aux procédés de recuit d'alliages qui renferment un constituant volatil à la température du recuit, et elle concerne en particu- lier les alliages de cette espèce qui réagissent avec 1':atmosphère à la température du recuit.,Le laiton est un exemple d'alliages de cette espèce, le constituant volatil .étant le zinc. Pour plus de brièveté, on prendra ci-après le laiton comme -alliage-type, mais il est entendu que l'in- vention est applicable à d'autres alliages de cette espèce.
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Lorsqu'on recuit le laiton à l'air, sa surface s'oxyde et doit être nettoyée au cours d'une opération subséquente. Afin de prévenir l'oxydation, on a proposé de recuire le laiton dans un courant de gaz non oxydant.
Mais un tel courant emporte une partie du zinc et change la composition de l'alliage. Pour .éviter ce changement de composition, on a proposé de saturer du constituant volatil le courant gazeux en faisant passer celui-ci sur des rognures de métal ou leur équivalent, avant qu'il vienne au contact du laiton à recuire. En outre, pour qu'aucune impureté oxydante, contenue accidentellement dans le gaz, n'attaque le laiton, on a proposé d'intro- duire dans la chambre de recuit des matières qui s'oxydent plus facilement que le laiton.
Suivant ces propositions, il semble qu'on a cru à la nécessité de 1-'emploi d'un courant gazeux parce que, d'une part, on craignait qu'il soit impossible de rendre la chambre de recuit suffisamment .étanche à l'air et exempte d'impuretés pour que l'atmosphère non -oxydante puisse être conservée si elle n'était parcourue par un courant détermina, et parce que, d'autre part, on craignait que le zinc ne distille dans les parties plus froides de la chambre de recuit. La demanderesse a trouvé qu'on peut éviter ces appréhensions par des moyens très simples, et qu'on peut recuire le laiton dans une atmosphère non oxydan- te immobile tant par le procédé à chargement que par le procédé continu.
Par "procédé à chargement on entend un procédé suivant lequel on charge la chambre de recuit d'une quantité déterminée de laiton que l'on recuit et enlève ensuit e; par "procédé continu" on ent end un procède suivant lequel on .introduit le laiton non encore recuit,
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sous forme de fils, de bandes ou autre forme analogue, à une extrémité de la chambre, et on l'en. retire à l'état recuit à l'autre extrémité de celle-ci.
Suivant l'invention, on recuit un alliage de l'espèce mentionnée dans l'atmosphère non oxydante immobile d'une chambre close. On doit considérer une atmosphère comme immobile au sens de l'invention quand la quantité totale de gaz quittant la chambre pendant la durée du re- cuit est si petit e que la quantitéé de constituant volatil requise pour la saturer à la température du recuit n'est qu'une fraction insignifiant e de la quantité de ce consti- tuant contenue dans la quantit é d'alliage qui est recuite pendant cette période. Une atmosphère est non oxydante quand l'alliage qui y stationne pendant toute la durée de recuit ne subit aucune altération. Si l'alliage ne réagit pas avec l'air, celui-ci doit être considéré comme non oxydant.
La réussite du procédé de recuit suivant l'inven- tion dépend de la construction de la chambre où il est exécuté. Les conditions principales requises pour une chambre construite pnur le procédé de chargement sont que le rapport du volumede laiton au volume intérieur total du r,écipient soit grand afin que la quantité de zinc requi- se pour remplir 1-'espace libre soit petite, et que La temp.é- rature soit suffisamment uniforme pour éviter une di stilla- tion rapide dans les parties plus froides; il n'est pas difficile d'obtenir l'étanchéité nécessaire vis-à-vis de 1-'air. Le degré requis d'uniformité de température s'est avéré étonnamment bas; la présence du gaz gêne considéra- blement la diffus! onde la vapeur.
Dans un four pour le procédé continu il n'y a pas de difficultés quant à l'uniformité de la température.
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Mais il est presque impossible de rendre l'espace libre petit par rapport au laiton contenu en une fais dans le four; .aussi emploiera-t-on un des deux moyens suivants pour assurer la saturation de cet espace. Ou bien on rejet- tera la partie de fils trait.ée en premier lieu jusqu'à ce que la saturation soit achevée; ou bien on introduira d'abord dans le four des rognures de métal et on retardera le traitement jusqu'à ce que la saturation soit produite par cette source. Toutefois, en l'o ccurence, le problème principal est l' ét anchéit é à l'air des ouvertures lors de l'introduction et du retrait du laiton. Bien entendu des joints hydrauliques peuvent être envisagés ; ils ne constituent pas en réalité une solution satisfaisante, car le liquide adjacent au laiton réagit avec celui-ci à la température du recuit.
On s'est avisé toutefois que cette solution n'est pas aussi difficile que cela pourrait sem- bler à priori. Quand le laiton est sous forme de fils ou de barres de section transversale circulaire, on peut fommer des ouvertures appropriées au moyen de parties ré- trécies des tubes à travers lesquels passe le fil. Quand le laiton est sous forme de bandes, on forme les ouvertures, d'une façon plus -appropriée, au moyen de couches de feutre épais ou de couches analogues entre lesquelles on fait passer la bande. Selon une variante chaque ouverture peut comprendre une paire de rouleaux entre lesquels on fait passer la bande; si la bande n'a pas la même largeur que les rouleaux, on peut remplir les espaces aux bord.s de la bande au moyen de pièces de bourrage coulissantes.
On prévoit de préférence des dispositifs de re- froidissement .au voisinage de la sortie et, au besoin, à l'entrée, de manière que l'alliage traversant les ouver-
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tures ne soit pas beaucoup .au-dessus de la température atmo sph.éri qu e .
Comme gaz non oxydant convient l'hydrogène commer- cial débarrassé de la majeure partie de son oxygène et de sa vapeur d'eau au moyen d'agentsd'épuration. Dans ce qui suit on prendra comme gaz-type l'hydrogène, mais il est bien entendu qu'on peut employer d'autres gaz tels que l'azote, l'ammoniaque ou des melanges d'azote et d'hydro- gène tels que, par exemple, les mélanges formés par le cracking de l'ammoniaque. D e préférence, on maintient la chambre de recuit en communication avec la source d'hy- drogène pendant toute l'opération de recuit; avant de com- mencer le recuit, on chasse de préférence l'air au mgyen d'un courant d'hydrogène. Mais ces dispositions n'empêchent pas l'atmosphère d'être immobile, au sens mentionné pendant le recuit.
On d.écrira maintenant à titre d'exemple, ,avec r.é- férence au dessin annexé, deux fours qui conviennent pour exécuter le procédé suivant l'invention, l'un étant adapté au procédé à chargement, et l'autre au procédé continu..
Fig. 1 montre en coupe verticale les parties essentielles d'un four pour le procédé à chargement;
Fig. 2 montre le four pour le procédé continu.
Sur la figure 1, 1 est une cuve de fonte fermée par un couvercle 2 constitue par un bloc de matière réfrac- taire caloriguge renforcé à sa face supérieure par un cha- peau en acier. Le joint entre le couvercle et la cuve peut être rendu étanche aux gaz au moyen d'un bourrage en asbeste ou matière analogue. Trois tubes d'acier traversent le cou- vercle. Deux de ceux-ci, 7 et 5, sont ouverts à leur extré- mité inférieure et sont munisde robinets à leursextrémités @
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supérieures; ils servent à l'admission et à l'échappement de l'hydrogène. Le troisième, 3, fermé à sa partie inf.é- rieure,contient un pyromètre. La cuve est disposée dans un four électrique 8, représenté schématiquement, chauffé au moyen d' enroulements 9.
Pour assurer l'unifor- mité de température requise, ces enroulements doivent s'éten- dre sensiblement jusqu'au niveau de la face inférieure du couvercle. La calorifugation que procure le couvercle évite une trop forte chute de temp,érature dans la partie supé- rieure de la cuve.
La cuve 1 est remplie de matière à recuire jus- qu'au niveau de la face inférieuredu couvercle ; quand la matière est du fil, on peut faire en sorte qu'elle occupe jusque 15% du volume total de la cuve; dans ce cas, la perte de zinc que subit le laiton par suite de la quantité de zinc requise pour saturer la partie non occupée de la cuve n'affecte pas sensiblement ses propriétés. Puis on ferme hermétiquement le couvercle. On relie le tube 7 à une série d'épurateurs dans lesquels l'hydrogène de pureté commerciale ordinaire est épuré de la plus grande partie de son oxygène et de sa vapeur d'eau. Les robi- netsdes tubes 7 et 5 sont ouvert s et on envoie dans la cuve un murant d'hydrogène ,épuré pour chasser l'air.
Puis on ferme le robinet de 5; celui de 7 reste ouvert de sorte que l'intérieur de la cuve est toujours relié à la source d'hydrogène, des moyens .étant prévus pour donner une issue à la pression créée lors de l'échauffement de la cuve.
Puis on chauffe la cuve, au moyen du four, à La tempé- rature de recuit et on la maintient à cette température pendant un Laps de temps approprié. La température et la durée dépendent de la nature de la matière à recuire;
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mais une durée de 2 heures det une température de 650 C peuvent être considérées comme appropriées pour le laiton. Puis on refroidit la cuve; lorsque la température atmosphérique est sensiblement ou complètement .atteinte, on ferme le robinet de 7 et on ouvre la cuve.
Sur la figure 2, qui montre un four à recuire des bandes par le procédé continu, 3 est une chambre tubulaire à parois -étanches à l'air à travers laquelle on fait passer la bande représentée par la ligne pointillée 10.
La ch.ambre peut être faite d'acier soudé. La bande non recuite se déroule du dévidoir 6 et, après avoir traversé la chambre,s'enroule autour de l'envidoir commandé 5.
9 est un rouleau de guidage disposé près de l'extrémité de la partie chauffée de la chambre; si on le veut, il peut être commandé et synchronisé .avec l'envidoir 5, par des dispositifs non représent és. La partie de la chambre traversée par la bande avant que celle-ci atteigne le rouleau 9 est contenue dans un four 1 chauffé électriquement, et est chauffé par celui-ci. Cette partie est plus haute que le reste de façon à permettre à la bande de s'affaisser sans venir au contact des parois. Le reste de la chambre, situé au-delà du rouleau 9, est refroidi par une chemise d'eau 2 et est suffisamment long pour que la bande soit sensiblement à la température atmosphérique lorsqu'elle atteint la sortie.
La bande entre et sort, suivant l'invention, à travers les joint s 4 qui sont constitués de coussins de feutre ou d'une matière analogue portant contre la bande sous l'action de ressorts. 7 et 8 sont des tubes pour l'admission et 1, 'échappement d'hydrogène. Ils sont tous deux ouverts tant qu'on chasse l'air préalablement .au
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recuit; mais pendant le recuit 8 est fermé, tandis que 7 reste en communication avec la source d'hydrogène pour compenser la petite quantité de gaz s'échappant à travers les joints. L'atmosphère dans la chambre est alors immobile au sens spécifiée si les joints sont convenablement montés.
Les dimensions du four,la température à laquelle on le chauffe et la vitesse de passage de la bande à travers lui dépendront des dimensions de la bande. Un exemple suffira pour indiquer aux .gens de métier l'ordre des grandeurs à considérer. Dans un four à recuire des bandes de laiton d'environ 150 millimètres de large et 3 millimètres d'épaisseur, la température de la zône chaude était de 150 C et sa longueur d'environ 1,50 m, La bande passait à travers le four à la vitesse d'environ 36,50 m. à la minut e.