BE468218A - - Google Patents

Description

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  Séparation par centrifugation d'un sel à haute température de bains de   treme     isothermiquea.   



   L'invention se rapport à l'épuration de bains de sels fondus destinés à un traitement thermique. un but principal de l'invention consiste dans l'épura- tion d'un deuxième bain fondu à traitement thermique, compre- nant un sel ou un mélange de sels, provenant du transfert hors d'un premier bain de sel fondu, qui n'est pas miscible ou qui l'est en partie dans le second bain. Pour cette raison,un précipité se forme dans le second bain, lequel précipité gêne la réalisation effective de l'opération de traitement thermi- que projetée. 



   Un autre but est d'épurer un bain de trempe du précipi- té gênant formé dans le bain de trempe par des sels provenant d'un bain de chauffage, ces sels de bain de chauffage étant transportés dans le bain de trempe par des articles qui sont 

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 en traitement et subissent la trempe.

   un autre objet consiste à retirer un bain à traitement thermique dans lequel des sels provenant d'un autre bain ont précipité, et à enlever les précipités par centrifugation, ce qui peut être réalisé soit en vidant complètement le four de son sel contaminé, en faisant passer le contenu entier par   la   centrifugeuse et en recueillant le sel purifié dans un réci- pient séparé, soit en centrifugeant continuellement les sels contaminés, en renvoyant le sel purifié dans le bain original   jusqutà   ce qu'une quantité suffisante d'agents de contamina- tion ait été extraite afin de rendre le bain à nouveau prêt pour une opération. 



   Un autre but consiste à séparer des précipités, tels que des précipités floconneux de sels de sodium et de potas- sium, de sels de trempe fondus, tels que des nitrates et des nitrites de sodium et de potassium, les sels fondus précipités n'étant pas miscibles, on ne l'étant qu'un peu, dans ledit bain. un autre but consiste à retirer d'un bain de trempe un précipité qui tend à empêcher l'enlèvement immédiat de la pellicule de sel à haute température couvrant l'objet   à   traiter de sorte que le liquide de trempe peut agir de façon plus im- médiate et avoir un meilleur effet sur les surfaces des arti- cles. un autre but consiste à purifier, continuellement ou à intervalles, les bains de trempe fondus de ces sels non misci- bles lorsqu'ils y ont précipité. 



   D'autres buts apparaîtront dans la description et dans les revendications.    



  @ les @   
Il a été préféré d'illustrer seulement une forme prin- cipale de l'invention en choississant une forme qui est prati- que, efficiente, simple et peu coûteuse et qui, en même temps, 

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 en illustre bien les principes. 



   La figure 1 est une vue en plan du dessus montrant deux fours pour bain de sels qui peuvent être utilisés pour la pra- tique de l'invention. 



   La figure est une coupe de la figure 1, selon la li- gne 2-2. 



   La figure 3 est une coupe de la figure 1, selon la li- gne 3-3. 



   La figure 4 est une coupe verticale, à travers une cen- trifugeuse qui peut être utilisée dans la pratique de l'inven- tion. 



   La figure 5 est une coupe verticale à plus grande échel- le, à travers le hol d'une centrifugeuse/qui peut être utilisée dans la pratique de l'invention. 



   Aux dessins, des numéros similaires indiquent les mêmes parties. 



   L'invention est généralement utilisée pour l'épuration de bains de sels fondus, destinés à n'importe quel but, dans lesquels sont présents des sels ajoutés qui, en raison des conditions de température ou   dacaractère   des sels eux-mêmes, ne sont pas miscibles, ou le sont seulement partiellement, dans les sels à épurer, en raison de cette contamination par des sels, les sels à épurer ne sont pas à même de jouer le rôle   auq#l   ils sont destinés. 



   La meilleure illustration de l'invention à la connais- sance de l'inventeur, non seulement à cause du fait que   l'opé-   ration de purification assure la séparation complète des sels nécessaire mais compte tenu du dommage que cause le précipité, consiste dans la trempe   austénitique,   martinsitique ou un au- tre traitement isothermique d'aciers qui sont chauffés dans des bains de chauffage de sels fondus et sont transférés dans un bain de trempe de sels fondus. 

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   Il n'y a pas de difficulté en ce qui concerne le bain de chauffage des sels, dont la composition est choisie selon la température à laquelle les sels combinés fondent, avec une limite supérieure réglée par la température à laquelle ils fument. Les sels de chauffage doivent être libres de toute attaque sur les surfaces des pièces chauffées.   epen-   dant, dans le bain de trempe, il se présente une situation dif-   férente.   



   Les chlorures de sodium et de potassium, dont le mélan- ge forme normalement un bain de chauffage très convenable, sont chauffés pour l'austénisation jusqu'à une température de l'or- dre de 1450 à 1525  F., et sont solides à des températures nor- malement utilisées pour le bain de trempe, qui, pour le moment, sont supposéesêtre de l'ordre de 400 à   8500   F, selon l'analyse d'acier   particulière et@le   traitement de chauffage désiré. 



   Par le fait que les pièces chauffées, qui sont trans- portées dans le bain de trempe, y arrivent à la haute tempéra- ture du bain d'austénisation, il y a, tenda.nce à ce que le bain de trempe devienne plus chaud. La chaleur additionnelle tend à réduire la différence entre les températures du bain de chauf- fage et du bain de trempe, qui assure l'effet   de@trempe.   



   Les sels de chauffage ont uns chaleur spécifique infé- rieure à celle des sels de trempe fondus lorsque les sels de chauffage sont fondus, et spécialement lorsqu'ils sont solides. 



  Pour cette raison, l'accumulation des sels de chauffage dans les sels de trempe réduit la capacité d'extraction de chaleur des sels de trempe; et ceci est vrai, que les sels de chauf- fage soient dissous dans les sels de trempe ou qu'ils existent simplement dans ces sels comme précipités. 



   Dans le chauffage et la trempe d'outils, etc., les caractères des bains utilisés dépendent des températures 

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 auxquelles les sels comprenant le bain, ou les mélanges de sel comprenant les bains, fondent et ne fument pas, c'est- à-dire au-dessus de leurs points de fusion et en dessous de leurs points de vaporisation. 



   Les figures doivent être considérées comme étant très schématiques et, comme telles, sont destinées à   illus-   trer une structure classique, dont il peut y avoir de nom- breuses variantes, susceptible de jouer les rôles désités. 



  L'objet est d'utiliser un bain de chauffage dans un des fours à bain de sel, qui sera capable d'élever les pièces à la température désirée, et l'objet consiste tremper ensuite   les pièces dans un autre bain. Il est reconnu que, pour les s   fins précitées, il y a beaucoup de sels qui sont préférés par l'un ou l'autre des usagers des bains de sels et que, par conséquent, il peut exister une variété considérable de fours, certains d'entre eux étant parfaitement capbles de chauffer et les autres de tremper. 



   Comme   il/est   attendu de l'inventeur qu'il montre une méthode opératoire de réalisation de l'invention, on a illus- tré   schématiquemen   des fours qui feront le travail, et dé- crit ici d'une façon générale des sels connus dans le commerce, par lesquels les foursseront mis en fonctionnement. Il n'entre pas dans l'intention de l'inventeur de suggérer que ceux-ci sont les seuls fours ou les seuls sels qui peuvent être utili- sés. 



   Dans le four de trempe, des appareils de chauffage 18 sont montrés et une centrifugeuse 19 est connectée au bain de trempe 20 par des tuyaux 21 et 22 par l'un desquels une solution du ba,in de tempe est retiree du bain, et par l'autre, la liqueur purifiée résultant de la:séparation est retournée au corps du bain. Un ventilateur d'aspiration 23 attire l'air et la vapeur d'eau..qui se trouvent entre les parois 24 et 25 du four. 

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   A la figure 3, on voit qu'une alimentation d'eau 26, sous pression alimente des ajutages pulvérisateurs 27, par les- quels de l'eau est injectée contre les parois de four 28 qui doivent être refroidies, ce qui a pour résultat et effet, que ces parois sont refroidies mais qu'en même temps l'eau est va- porisée; l'air et la vapeur d'eau étant extraits par le venti- lateur d'aspiration. 



   Des conduites d'air 29 communiquent avec le ventilateur d'aspiration pour faciliter la circulation. Des tuyaux d'écou- lement 30 sont montrés à la figure 3, et dont le but est de recueillir l'eau de la vapeur condensée. 



   A la figure 2, les électrodes et des appareils de chauf- fage ne sont pas montrés. Ils sont également omis à la figure 3 dans le but de rendre l'illustration plus claire. 



   L'invention a pour but la réparation de sels fondus utilisés avec un traitement à chaud. Pour cette séparation la centrifugeuse a fourni le meilleur moyen connu de l'inven- teur. Cette centrifugeuse, convenant bien pour le but de l'in- vention est montrée à la figure 4 où le bâti 31 supporte un moteur 32 au moyen d'une console 33. L'arbre 34 du moteur supporte un bol   5,   au moyen d'un croisillon 36, et fait tourner le bol. 



   Des sels mélangés provenant du bain de trempe sont pompés ou   siphonés   du bain de trempe dans le bol, par l'inter- médiaire d'un tuyau 37. Le moteur démarre avant que l'amenée des sels ne commence et les sels sont introduits radialement en un point 38, au delà de l'ouverture 39, située dans le fond du bol. 



   Lorsque les sels de trempe fondus, contaminés par du précipité provenant des sels de chauffage, sont introduits dans le bol, la force centrifuge tend à les porter vers l'ex- térieur contre la paroi 39 et ils s'alignent contre celle-ci jusqu'à ce que l'épaisseur du remplissage annulaire atteigne 

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 la ligne 40. Les particules les plus lourdes sont chassées vers. l'extérieur contre la paroi 39 formant d'abord une boue contre celle-ci et formant ensuite un coulis, le liquide clair du bain se trouvant entre la boue et le coulis et l'axe de la cen- trifugeuse. Dès que la profondeur radiale du remplissage de- vient assez grande pour le but proposé, le liquide clair dé- borde le bord intérieur 41 de l'aube de débordement 42.

   Le sens de rotation est compté dans la direction de l'ajutage de sortie 43 avec pour résultat que la rotation continue du li- quide clair force le liquide à sortir par le tuyau 44 et à re- tourner dans le corps du bain de trempe. Lorsque, pour une rai- son quelconque, la rotation est arrêtée on laisse le contenu liquide se déverser par l'ouverture située dans le fond du bol et la boue et le coulis sont grattés hors du bol afin de le préparer pour une autre course. 



   Il sera évident que la force centrifuge maintient la position du corps annulaire du bain qui se trouve centrigu- gé, de sorte que le contenu ne tombera pas par l'ouverture si- tuée dans le fond du bol aussi longtemps que la vitesse de la centrifugeuse est maintenue. 



     (;test   pourquoi, ces opérations de centrifugation peuvent continuer jusqu'à ce que la boue et le coulis combinés sont en danger de déborder dans la. zo-ne captation 45, auquel moment il devient nécessaire d'évacuer le contenu du bol et de recom- mencer. 



   A la figure 5, il est représenté la même sorte de bol qu'à la figure 4, sauf que le support du dessous gène le re- trait de la boue du fond. Un arbre 46 et un manchon 47 sont maintenus en place par un chapeau 48 venant en prise avec un filetage 49, au sommet de l'arbre, et par un collet bO, vissé sur le manchon. L'aube de débordement et l'admission sont les mêmes. 

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   En ce qui concerne l'admission, à la figure 5, il n'y a pas avantage à courber la partie inférieure du tuyau d'ad- mission puisqu'il n'y a pas de raison de déposer la matière à centrifuger à une distance considérable de l'axe. Il est toujours vrai que le bol de la centrifugeuse doit être   arrête   et nettoyé lorsque la boue et le coulis sortent pratiquement par le bord de débordement de l'aube. Sur cette figure, le sens de rotation est indiqué par la queue d'une flèche.

   L'en- lèvement de la boue et du coulis est réalisé plus difficilement 
11 éxite un autre type de bol utilisé dans une machine centrifugeuse, dans lequel la paroi extérieure, dans le sens radial du bol, est perforée et l'effet centrifuge fait passer le liquide clarifié par la perforation mais la matière solide ne peut passer par les ouvertures, ce qui donne pour résultat une action similaire au filtrage. Ceci est également efficient pour clarifier le bain de trempe contaminé, la dimension des ouvertures étant appropriée à la force centrifuge effectuée. 



  En d'autres mots, une giration du liquide dans un tel bol cons- titue une autre forme de mécanisme de séparation de bain de sels par lequel la clarification est effectuée. 



   Dans le fonctionnement normal de bains de chauffage et de trempe, comme appliqué précédemment, les pièces à traiter sont chauffées dans le bain de chauffage et transférées au bain de trempe, emportant avec elles des pellicules de sels de bain de chauffage qui, aussi longtemps qu'elles sont présentes, gênent la trempe. 



   Lorsque le bain de trempe est nouveau, il dissout rapi- dement ces pellicules mais; comme il en absorbe de plus en plus, sa capacité de le faire est fortement réduite. 



   La présente invention vise à maintenir le bain de trempe dans un état de haute efficience pour dissoudre ces pellicules. 



   Lorsque la présence de pellicules en excès à pour ré- sultat de provoquer la formation d'un précipité floconneux dans 

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 le bain de trempe, ceci est à éviter également car les parois du récipient pour le bain de trempe isolent la chaleur, empêchant un refroidissement convenable de ce bain. 



   L'épuration du bain de t-rempe, par conséquent, devient très important. En utilisant la centrifugeuse, le bol de la ma- chine est d'abord chauffé par une lampe ou torche à gaz jusqu'à une température égale à la température du bain de trempe. La cen- trifugeuse commençait à tourner et le bain était pompé dans le b bol de sorte que les solides et les liquides mélangés dans le bain de trempe étaient dirigés, de façon centrifuge, contre la face intérieure de la paroi extérieure. Lorsque le bain avait rempli entièrement le bol, de l'extérieur vers l'intérieur, les solides étaient, en même temps, poussés vers l'extérieur con- tre la paroi du bol et le liquide clair, plus léger flottait finalement, débordait par l'aube de débordement et remplissait la zone de captation. 



   A cause du sens de rotation du bol, lé liquide clair était dirigé dans l'ajutage de sortie et de là, retournait dans le corps du bain de trempe. lorsque le contenu de boue et de coulis approchait dangereusement du point de débordement, la, centrifugeuse était arrêtée et vidée avant de recommencer une nouvelle course. 



   La centrifugation abaisse la température du bain et, en conséquence, aide à maintenir la température de trempe correcte. Les jets d'eau atomisée dirigés contre les parois extérieures du récipient du bain de trempe se vaporisent, et ltair et la vapeur d'eau mélangés sont aspirés hors de l'espace situé entre les parois extérieures du récipient et les parois extérieures de l'unité, ce qui offre l'avantage supplémentaire de refroidir les parois extérieures. 



   L'inventeur croit être le premier à centrifuger des   liquides'   et des solides mélangés hors d'un bain de trempe fondu ou d'un autre bain de traitement par la chaleur, et à utiliser 

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 le retrait des solides hors du bain, soit de façon continue, soit en une fois, comme un moyen pour maintenir l'efficience de la trempe, ou d'un autre traitement thermique   ,du   bain. 



   Il sera évident que, lorsque le bain de trempe est centrifugé et que sa température est ainsi abaissée, deux ac- tions ou la combinaison des deux aura lieu. La possibilité pour le bain, de se dissoudre sera réduite, ce qui a pour résultat une sursaturation d'un sel qui a déjà été dissous et qui est alors précipité parce qu'il ne peut plus être absorbé par le bain. Le sel non dissous est en outre refroidi jusqu'à un point où il peut être gelé. 



   Il sera évidentque dans la description de matières qui peuvent être utilisées pour le bain dans chacun des deux fours, il n'entre pas du tout dans l'intention de l'inventeur de se restreindre à celles-ci, et en fait, il a été trouvé, selon l'invention, que, dans la pratique, du chlorure de baryum cons- titue une matière désirable pour le bain du four de chauffage, dans certaines conditions. 11 n'entre pas non plus dans l'in- tention de l'inventeur de restreindre l'invention   à   des tempé- ratures particulières dans les limites desquelles ou auxquelles les bains, ou l'un d'eux ,doivent être réalisés. L'état des compositions de la matière traitée, par exemple, pourrait exigé des températures tout à fait différentes de celles auxquelles les bains sont d'habitude utilisés. 



     .Afin   que l'invention et les variantes et modifications exposées rencontrent le désir individuel ou le besoin particu- lier, il deviendra, sans aucun doute, évident aux autres   spécia-   listes, qu'il est possible de retirer tous les profits de l'in- vention, ou une partie de ceux-ci, sans copier la structure illustrée, et, en conséquence, il est revendiqué tout ce qui tombe dans l'esprit et le domaine raisonnables des   revendica-   tions.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. La méthode pour épurer des sels fondus à traitement thermique de précipités qui s'y trouvent, incorporés dans les sels au cours du processus de traitement thermique, qui comprena l'enlèvement de tels précipités hors des sels fondus à traitement thermique, par application de la force centrifu- ge à au moins une partie de ces sels à la fois.

   2. La méthode pour épurer des sels fondus à traitement thermiquexde précipités qui s'y trouvent et proviennent de sels de chauffage ayant un point de fusion plus élevé que les sels à traitement thermique et n'étant pas entièrement misci- bles dans les sels à traitement qui comprend l'enlèvement des sels à traitement thermique, en les centrifugeant de façon progressive et en renvoyant la partie liquide des sels centri- fugés à l'ensemble des sels à traitement thermique.

   3. La méthode pour urer, de précités floconneux de sels fondus de chauffage, des sels fondus à traitement ther- mique faisant partie d'un bain dans lequel ils sont déposés du fait de leur transport avec les pièces chauffées, qui com- prend le transfert dans un séparateur de sels fondus à traite- ment thermique et de précipités mélangés et le dépôt des particules solides du mélange contre une paroi du séparateur, soties l'action de la force centrifuge, tandis que le liquide, séparé du solide par l'action séparatrice, est renvoyé au bain fondu à traitement thermique.

   4. La méthode de chauffage et de trempe d'articles en acier, qui comprend le chauffage des articles dans un bain de sels fondus d'austénisation, suivi de la trempe dans un bain de sels fondus dans lequel les sels du bain d'austénisa- tion ne sont pas entièrement miscibles, ce qui a pour résul- tat une création finale de précipités de sels d'austénisation dans le bain de trempe, le maintien des sels combinés à une température à laquelle le bain de trempe reste fondu, et la <Desc/Clms Page number 12> centrifugation des sels de trempe fondus. b.

   La méthode d'enlèvement de précipités de sels de chauffage hors de sels de trempe dans lesquels ils sont contenus, qui comprend le passage dans une centrifugeuse du bain de trempe et des précipités mélangés, le dép$t des particules solides du mélange contre une paroi de la centrifu- geuse sous l'action de la force centrifuge, tandis que le li- quide séparé des solides par action centrifuge retourne au bain de trempe, et, subséquemment, le retrait des solides à l'état de pâte et de boue hors de la centrifugeuse.

   6. La méthode pour épurer un bain de trempe fondu contaminé par des sels solides transportés dans le bain de trempe, par les pièces trempées et venant d'un bain d'aus- ténisation, qui comprend l'amenée du bain de trempe contaminé- dans une centrifugeuse, le retour au bain de trempe de la par- tie liquide, séparée par la centrifugeuse, et l'enlèvement, hors de la, centrifugeuse, de la pâte et de la boue restant après la séparation.

   7. La méthode de transformation isothermique de pièces d'acier dans des bains de sels, qui comprend la formation d'un sel fondu d'austénisation ayant un intervalle de tempé- rature opératoire supérieur à la température critique de l'ob- jet, le chauffage d'une pièce devant être traitée thermique- ment dans ledit bain, le transfert de la pièce dans un bain de trempe isothermique à sels fondus ayant une température inférieure à 1000 F., l'immersion des pièces dans le bain de trempe en même temps que l'enlèvement des sels d'austénisa- tion des pièces auxquelles ils se sont accrochés, l'enlève- ment, hors du bain de tempe, du sel de trempe avec ses sels solides de contamination, le traitement du sel de trempe con- taminé, après qu'il a été retiré de son récipient, afin de séparer les solides du sel de trempe épuré,

   le renvoi du sel de trempe épuré sépa-ré à l'ensemble du bain de trempe dont il <Desc/Clms Page number 13> a été retiré, et l'enlèvement des solides extraits.

   8. La méthode de transformation isothermique de pièces d'acier, qui comprend la formation d'un bain d'austénisation à partir de chlorures de dodium et de potassium, aya nt un in- tervalle de température opératoire approximativement de 1400 à 1650 F, la formation d'un bain de trempe à partir de sels nitrates et nitrites fondus ayant un intervalle de température opératoire compris approximativement entre 400 et 850 F., le maintien du bain de trempe à une température approximative- ment uniforme, le chauffage des pièces à traiter dans le bain d'austénisation, l'enlèvement des pièces hors du bain d'austé- nisation, couvertes d'une pellicule de chlorures, la trempe des pièces dans le bain de trempe et, en même temps, l'enlè- vement de la pellicule qui a été transportée avec les pièces et qui reste dans le.

   bain de tempe, aassitôt que les sels du bain d'austénisation qui ont été transportés augmentent en quantité jusqu'à un point où ils ne sont plus miscibles dans le bain de trempe, l'enlèvement du bain de trempe contaminé, avec son contenu solide, hors de son récipient, la séparation des contenus liquiae et solide du bain contaminé et le retour du liquide épuré, ainsi séparé, au bain de trempe.

   9. Dans des bains à traitement thermique ayant des intervalles de température différents, la méthode de traitement de pièces par chauffage, qui comprend le chauffage des pièces dans un bain jusqu'à une température plus élevée que la tem- pérature de l'autre bain, le transfert des pièces dans le deuxième bain et leur traitement dans celui-ci, par suite la réduction de la température des pièces et la tendance à l'aug- mentation de la température du deuxième bain, et concurremment, le transfert d'une pellicule de sels du premier bain dans le second bain, le refroidissement du sel du second bain et la séparation des précipités du sel du premier bain du liquide du second bain, provoquée par le refroidissement de la pellicule <Desc/Clms Page number 14> qui a été transportée par les pièces. lu.

   La méthode pour refroidir un bain de trempe, qui comprend le retrait progressif du liquide hors du bain, la centrifugation de la partie retirée avec une réduction consé- quente de température et le renvoi au bain du liquide épuré quelque peu refroidi, venant de la centrifugation.

   11. Dans un mécanisme pour un traitement thermique de bains de sels, un four à bain de sels fondus, une centri- fugeuse, des moyens pour retirer de façon continue du sel fondu contenant un agent conteminateur provenant du bain du four à bain de sel et des moyens pour renvoyer du sel fondu, épuré de toute contamination, de la centrifugeuse au bain du four à bain de sel.

   12. vans un mécanisme pour le traitement thermique de bains de sels fondus, un premier four à bain de sel fondu, un deuxième four à bain de sel fondu disposé pour recevoir des objets, transférés du premier four, qui portent une ma- tière de contamination provenant du bain du premier four à bain de sel, et des moyens pour rafiiner par centrifugation le bain du second four à bain de sel afin d'éliminer cette matière de contamination.

   13. vans un mécanisme pour le traitement thermique de bains de sels fondus, un premier four à bain de sel fondu, un deuxième four à bain de sel fondu disposé pour recevoir des objets, transférés du premier four, qui portent une ma - tière de contamination provenant du bain du premier four à bain de sel, une centrifugeuse disposée pour recevoir du sel fondu contaminé provenant du bain du second four, des moyens pour transférer un tel sel fondu contaminé, du second bain à la centrifugeuse, et des moyens pour renvoyer du sel fondu purifié, de la centrifugeuse au second four. <Desc/Clms Page number 15>

   14. Dans un mécanisme pour le traitement thermique de bains de sels fondus, un four à bain de sel, une centrifu- geuse, des connexsions d'aspiration disposées pour retirer le bain hors du four et l'introduire dans la centrifugeuse et des connexsions, à partir d'une partie intérieure de la centrifugeuse, pour renvoyer du sel fondu purifié au four à bain de sel: 15. Une méthode pour retirer d'un bain de trempe des sels provenant d'un bain de chauffage, qui ont été dissous dans le bain de trempe et qui, par suite, ontréduit la capa- cité du bain de trempe quant à son rôle de trempe, qui comprend la centrifugation des sels contaminés du bain de trempe, ré- duisant ainsi la température du bain et provoquant la précipi- tation des sels dissous et après la précipitation, leur enlè- vement par l'action centrifuge .