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Procédé de recuit de pièces métalliques, en particulier de corps métalliques longs et rigides, tels que tubes, tuyaux ou barres.
La présente invention concerne un procédé pour chauffer ou recuire des pièces métalliques, en particulier des corps en métal longs et rigides tels que des tubes, des tuyaux ou des barres, en évitant l'oxydation des surfaces et, lorsqu'il s'agit du recuit des corps creux, des surfaces extérieures et des surfaces intérieures.
On peut traiter aussi, par le procédé qui fait l'objet de l'invention, des fils métalliques, des bandes ou rubans et des tôles.
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Le procédé qui fait l'objet de l'invention est destiné notamment au recuit des pièces métalliques en cuivre et alliages de cuivre, mais il est approprié aussi pour le traitement d'autres métaux et d'autres alliages, par exemple de l'acier.
L'invention a pour but de simplifier l'opération de recuit, en ce qui concerne la technique du procédé, et de la rendre plus économique, et elle permet notamment de soumettre des corps métalliques rigides de longueur quelconque au traitement de recuit en une passe de travail continue, sana qu'il soit nécessaire de recourir à des mesures particulières.
Pour recuire des pièces métalliques en évitant l'oxydation de leurs surfaces, on connaît déjà un grand nombre dé propositions. Par un mode opératoire fréquement utilisé, le recuit est effectué dans des pots à reouit ou autres récipients appropriés, l'air étant chassé de ces récipients par un gaz protecteur ou en faisant le vide dans les ré- cipients pour éviter une oxydation du métal à traiter. On fait généralement le vide en branchant le récipient à recuit sur une pompe à air. On trouve aussi, dans les publications, la proposition consistant à produire par simple chauffage la diminution de pression désirée dans les pots à recuit, la soupape d'échappement étant fermée, lorsquela température maximum est atteinte, pour empêcher l'accès d'air dans le récipient.
Dans l'application de tous ces procédés connus, on travaille dans un espace hermétiquement fermé vis-à-vis de l'atmosphère extérieure. Comme les dimensions des piéces sont déterminées par celles de l'espace ou du récipient destiné à les contenir, on ne peut soumettre au traitement par chauffage, par ce mode opératoire connu, que des corps métalliques de longueur limitée. En outre, lorsqu'on utilise
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des récipients, le recuit ne peut avoir lieu que par intermittences (de façon discontinue).
On a déjà construit aussi des fours à recuire permettant un mode opératoire continu et destiné à être appliqué en particulier au traitement de corps métalliques longs tels que des fils métalliques, rubans, tiges et tubes ou tuyaux. Ces fours à recuire ont ceci de commun qu'on les fait marcher en employant une atmosphère de gaz protecteur, et qu'ils comportent par conséquent des dispositifs permettant, d'une part, l'admission et le départ de gaz protecteur remplissant la chambre pendant l'opération de recuit et empêchant, d'autre part, l'accès d'air dans la chambre de recuit.
C'est ainsi que l'on a proposé, par exemple, dans le brevet anglais 222.566, une construction de four dans laquelle les extrémités de la cornue de recuit ont la forme de tubes recourbés vers le bas et dont l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie des pièces métalliques descendent au-dessous du niveau dtun bain de liquide; l'entrée de l'air dans la zone de recuit est empêchée par une fermeture hydraulique des deux extrémités ouvertes de la cornue; en même temps, un gaz protecteur est introduit dans la zone de recuit. Ce four pour recuire des pièces en maintenant brillantes leurs surfaces ne convient que pour le traitement de matière flexible, telle que des fils, rubans, etc.., tandis que le traitement de corps rigides et longs ntest pas possible dans un four de ce genre.
Suivant une autre construction de four, décrite dans le brevet anglais 116.605, la cornue est rendue étanohe par des presse-étoupes dont ltouverture de passage correspond à la seotion de la matière, de sorte que l'air ne peut pas entrer dans la zone de recuit pendant le passage de la matière par les ouvertures
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d'entrée et de sortie, de la vapeur d'eau ou un fluide analogue étant également introduit sous pression dans la zone de recuit par des soupages appropriées.
Ce four est destiné au traitement continu de corps métalliques rigides et longs, les différentes tiges ou les différents tubes à traiter successivement étant reliés entre eux d'une façon continue aux extrémités, pour que l'on soit sûr que les ouvertures de la cornue de recuit ne soient pas dégagées pendant le travail continu, même au moment où les pièces individuelles se succèdent, On obtient ce résultat, dans le traitement de tubes, à l'aide de raccords particuliers comportant des perforations pour l'introduction d'eau qui se transforme, dans la zone de chauffage, en vapeur d'eau jouant le rôle de gaz protecteur.
De même, suivant le procédé décrit dans le brevet américain 1,905,810, on opère dans une atmosphère de gaz protecteur, c'est-à-dire dans une atmosphère d'hydrogène fortement chauffée et sous pression, et l'on fait arriver la matière à travers des presse-étoupes'bien ajustés. Kgalement, l'orsqu'on utilise des fours électriques à recuire, on introduit un gaz protecteur dans la zone de recuit, l'entrée de l'air dans cette zone étant empêchée par exemple, xà une extrémité de la chambre de recuit, par un obturateur à sable, et à l'autre extrémité par le apurant du gaz protecteur introduit, sortant de la chambre de recuit.
C'est uniquement pour le recuit de fils métalliques fins que l'on a proposé de travailler d'une manière continue sans introduction de gaz protecteur dans la chambre de recuit, mais, dans ce cas, le fil métallique est introduit dans le tube de recuit par des ajutages comportant une perforation adaptée exactement à la section du fil, pour empêcher l'entrée de l'air, un saupoudrage au talc assurant en plus l'herméticité
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et empêchant l'entrée de l'air.
En raison. des difficultés rencontrées dans tous ces modes opératoires, et inhérentes à l'introduction de gaz protecteur dans la chambre de chauffage et à la nécessité d'assurer l'herméticité de cette obambre pour empêcher l'entrée de l'air, difficultés d'autant plus sensibles que la section de la matière à traiter est plus grande, il est encore prin- cipalement dtusage aujourd'hui de recuire à l'air les tubes ou tiges en métal de grande longueur, la couche d'oxyde qui se forme pendant cette opération étant éliminée par un décapage, c'est-à-dire par une opération difficile et fastidieuse.
L'invention est basée sur cette observation surprenante qu'il est possible, contrairement à ce qu'on croyait jusqu'ici, lorsqu'il s'agit de recuire un corps en métal l'intérieur d'un canal tubulaire (tel qu'une cornue) de s'abstenir, dans certaines conditions, d'empêcher l'entrée de l'air extérieur par des moyens supplémentaires notamment par l'étanchéité des ouvertures d'entrée et de sortie (soit par des obturateurs hydrauliques ou des moyens analogues, soit par des presse-étoupes, etc..), en réglant les dimensions du canal de recuit, en ce qui concerne la longueur et le diamètre intérieur, en fonction l'un de l'autre, de façon à maintenir à l'intérieur de la partie chauffée une zone persistante dans laquelle la densité de l'atmosphère est réduite,
l'air extérieur n'entrant pas dans ce cas dans la zone de recuit malgré sa communication avec celle-ci.
Par conséquent, le procédé faisant l'objet de la présente invention pour le reouit de pièces métalliques, en particulier de corps en métal, longs et rigides, tels -que des tubes ou des tuyaux, procédé suivant lequel le corps
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métallique traverse, de préférence de manière continue, un canal.
tubulaire chauffé de l'extérieur par un foyer à combustibles, consiste essentiellement en ce que la longueur et l'ouverture du canal étant réglées en dépendance l'une de l'autre, de façon à maintenir en permanence, dans la partie chauffée, une zone dans laquelle la densité de l'atmosphère est réduite, le canal est maintenu en communication ouverte avec l'air extérieur 4 l'extrémité d'entrée ou à cette extrémité et à l'extrémité de sortie, toute introduction supplémentaire de gaz protecteur dans la zone de recuit pouvant être supprimée.
Dans l'application de ce procédé, le maintien de l'état brillant des surfaces métalliques est manifestement assuré par des conditions physiques analogues à celles que l'on rencontre dans l'opération oonnue consistant à reouire une matière métallique dans un récipient dans lequel on a fait le vide, la teneur en oxygène de l'atmosphère de la zone de recuit étant réduite dans une mesure telle, par la raréfaction de l'air correspondant au chauffage et maintenue en permanence, qu'il ne se produise pratiquement aucune oxydation, un autre fait qui peut aussi y contribuer consistant en ce que des gaz neutres ou réducteurs tels que de l'hydrogène, contenus dans les gaz du foyer, peuvent traverser les parois du canal dans la zone de recuit et seconder l'effet de la raréfaction d'air dans cette zone,
et éventuellamant même exercer aussi une action réductrice de leur coté.
Il est évident que, dans ce procédé, il faut éviter dans la zone de reouit un effet de cheminée qui provoquerait une arrivée d'air. Si donc le canal de recuit est incliné
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sur l'horizontale, il est indispensable que son extrémité inférieure soit obturée de façon connue par un liquide.
Cependant aussi dans cette réalisation du dispositif de recuit, ltextrémité d'entrée du canal reste en communication ouverte avec l'air extérieur; de même, dams cette réalisation aussi, une introduction supplémentaire de gaz protec- teur dans la zone de recuit ntest pas nécessaire.
Pour recuire des tubes ou des tuyaux d'un diamètre extérieur d'environ 25 mm, on peut utiliser par exemple un canal dont le diamètre intérieur est d'environ 50 mm jusqu'à 100 mm et dont la longueur est d'environ 6 à 10 mètres. Si le canal est en position inclinée et si son extrémité de sortie est obturée par un liquide, il est possible d'opérer avec des canaux notablement plus courts, par exemple de 3 à 4 mètres; dans ce cas, on a plus de liberté pour le choix du rapport entre le diamètre intérieur et la longueur du canal.
En maintenant constante la température du four, on peut régler, de façon connue, la température de recuit, que la matière métallique atteint dans la zone de recuit, suivant la nature du métal ou de l'alliage et les dimensions de la matière à traiter, à l'aide d'un réglage de la vitesse à laquelle le corps métallique traverse le canal. Par exemple, la longueur du four n'étant que d'environ 2 mètres, et la température du four étant dtenviron 900 C, on peut faire passer un tuyau de cuivre pur de 18/20 mm de diamètre à travers la zone de recuit, à une vitesse d'environ 1 métre par minute, la température de recuit de la matière n'étant que d'environ 650 .
Si l'on veut recuire à une température inférieure, on augmente d'autant la vitesse d'avancement;
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dans le cas inverse, on réduit cette vitesse, de fagon que la matière atteigne une température plus élevée jusqu'à une température maximum qui n'est qu'un peu inférieure à celle du four. Si l'on veut encore augmenter davantage la vitesse de recuit, on prolonge d'autant la zone de recuit du four.
L'invention permet de soumettre de manière continue des corps en métal de toute longueur voulue, par exemple aussi de 20 mètres et au-dessus au procédé de recuit en évitant l'oxydation des surfaces, sans qu'il soit nécessaire de relier entre elles les pièces individuelles qui se succèdent et d'assurer l'étanchéité de l'ouverture d'entrée. Cela procure encore cet autre avantage que l'on peut aussi reouire simultanément plusieurs pièces individuelles juxtaposées lorsque le canal de recuit offre une place suffisante.
Un dispositif pour l'application du procédé, faisant l'objet de l'invention, est constitué, par exemple, par un four dont les parois sont traversées par un tube en quelque matière réfractaire connue, en particulier en acier résistant à la chaleur. Le cas échéant, le tube peut être relié de chaque côté par liaison fixe ou détachable à d'autres tubes à l'aide desquels le canal tubulaire est prolongé d'un côté ou de l'autre, ou de tous les deux cotés. Comme les tubes rapportés ne sont pas exposés à l'action directe de la chaleur du four, ils peuvent être fabriqués en matière autre qu'une matière réfractaire. Toutefois, le canal peut être constitué aussi par un tube unique. Sa section est de préférence circulaire, mais il est possible aussi d'adopter d'autres sections.
Le foyer servant à chauffer le canal de l'extérieur
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sera de préférence un foyer à gaz ou à pétrole brut. Cependant, le foyer peut être chauffé également avec des combustibles solides, tels que du charbon, du coke, etc...
Après que le four a été porté à la température nécessaire, en tenant compte de la différence de température dans le four et dans la zone de recuit à l'intérieur du canal, de fagon à atteindre la réduction correspondante de la densité de l'atmosphère, la pièce métallique à soumettre au traitement de recuit est introduite d'une manière continue dans le canal, au moyen d'un dispositif de transport quelconque, pour traverser la zone de recuit et sortir d'une manière continue à l'autre extrémité du canal. Au sortir du canal, la pièce recuite est introduite avantageusement directement dans un bain de refroidis,sement qui peut être par exemple de l'eau ou de l'huile.
Il convient d'établir l'installa tion de façon que l'extrémité du canal débouche peu audessous du niveau du bain de refroidissement, de fagon que la . piècè recuite entre directement dans ce bain. Dans ce cas, lorsqu'on utilise de l'eau pour le refroidissement, la décomposition de l'eau vaporisée sur le métal chaud donne naissance à de l'hydrogène qui exerce une action réduotrice sur les oxydes éventuellement présents. Le refroidissement peut dtailleurs aussi être effectué de toute autre façon connue, par exemple en entourant l'extrémité prolongée de sortie du canal, sur une longueur appropriée, d'une chemise de refroidissement traversée par un liquide de refroidissement.
Deux modes de réalisation d'un dispositif pour l'exécution du procédé qui fait l'objet de l'invention sont représentés schématiquement au dessin annexé.
La fig. 1 montreun dispositif dont le canal de
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recuit est incliné sur l'horizontale.
La fig.2 montra une forme d'exécution dont le canal de recuit est horizontal.
1 est le four qui est chauffé de façon connue en soi. Les parois du four sont traversées par le tube 2 en acier résistant à la chaleur, qui constitue la zone de recuit.
Ce tube est prolongé latéralement par les tubes 3 et 4. Le dispositif transporteur 5 permet l'introduction continue de la pièce à recuire 6. Le canal est supporté par les appuis des montants 7.
Le canal constitué par les tubes 3, 2 et 4 débouche, d'âpres la fig. l, dans un bain de refroidissement 8, au-dessous du niveau du liquide de refroidissement. Dans la forme de réalisation représentée par la fig. 2, l'extrémité du tube 4 est entourée par une chemise de refroidissement 9. Le liquide de refroidissement entre en 10 et sort en 11.