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Procédé de traite.ment thermique de métaux dans une atmos- phère contrôlée.
La présente invention concerne un procédé perfection- né pour le traitement thermique de métaux dans une atmos- phère contrôlée, essentiellement non-oxydante vis-à-vis du métal traité, à la température du traitement. Un tel procédé est idéal par exemple pour le recuit brillant d'aciers et d'alliages de nickel, le réchauffage en vue du laminage et du forgeage de la plupart des métaux et alliages et de la décarburation de la fonte malléable.
Il est actuellement de pratique courante d'exécuter ou un récipient hermétique un tel procédé dans un four hérmétique/de forme quelconque,
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dans lesquels on a introduit l'atmosphère contrôlée.
Dans la plupart des cas, cette atmosphère est spé- ci-alement préparée à l'extérieur- du four dans un généra- teur- à gaz Qui peut être constitué par un appareil pour la combustion partielle contrôlée de l'ammoniaque ou même d'un combustible solide tel que le charbon de bois.
Jusqu'à présent, il n'a pas été possible, sauf dans le cas de cuivre et de certains alliages de cuivre, de réaliser la combustion d'un combustible dans.un four de telle manière que, d'une part la chalaur libérée soit suffisante pour chauffer le four et sa charge et que, d'autre part, l'atmosphère protège le métal contre l'oxy- dation. Ceci était dû au fait que, pour la plupart des métaux, les métaux ferreux par exemple, la quantité de chaleur libérée lorsque le combustible subit une combustion partielle est insuffisante pour déterminer des conditions de chauffage efficaces ou économiques-. Par exemple, lors du tr itement de l'acier, il est nécessaire d'appliquer un rapport air/gaz de charbon de 2,0 à 1 et 2,
6 à 1 afin d'obtenir une atmosphère qui protège l'acier ou le fer aux températures de 1000 C par exemple, tandis que le rapport pour la combustion complète est de l'ordre de 4, à 1. En d'autre-s termes, seulement la moitié environ de la valeur -calorifique du gaz est libérée et comme la majeure partie de cette chaleur est utilisée pour chauffer les produits de le.. combustion, seule une faible quantité de chaleur effective ou utile peut être utilisée dans le four. Ceci est notamment le cas là où la température du traitement est élevée, par exemple entre 700 C et 1100 C.
La. raison pour laquelle la combustion directe d'un combustible quelconque avec l'air peut assurer uns atmos-
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phère protectrice dans le cas d'alliages de cuivre, réside dans le fait que les produits de la combustion complète, notamment la vapeur d'eau et le bioxyde de carbone, n'oxyr dent pas le cuivre et certains alliages riches en cuivre, à leurs températures de recuit.
Il est évidemment très avantageux d'utiliser, si possible, un système dans lequel les produits gazeux de la combustion partielle peuvent être employés pour pro- téger des métaux autres que le cuivre contre l'oxydation, en d'autres termes, pour réaliser untraitement thermique en atmosphère contrôlée dans un four à combustion directe.
La présente invention établit un procédé pour le traitement thermique des métaux dans unfour essentielle- ment fermé, procédé selon lequel un combustible fluide est brûlé jusqu'à la combustion partielle dans un four avec un gaz contenant 70% ou plus d'oxygène, en vue de produire une atmosphère qui, à la température du traitement est essentiellement non-oxydante vis-à-vis du métal en question, ce traitement étant effectué¯ d'une manière continue dans le four que les gaz de chauffage et le métal traversent suivant des directions opposées, le com- bustible et le gaz étant brûlés partiellement à l'extrémité de déchargement du four afin de produire ure atmosphère non-oxydante vis-à-vis du métal et qui est dirigée vers l'extrémité plus froide, ou de chargement, du four,
où cette atmosphère subit une combustion sensiblement complète, de facon à réchauffer le mét&l introduit dans le four.
Généralement, l'air est (admis dans le four d'une façon contrôlée, en vue de réaliser la combustion com- plète.
Par "four essentiellement fermé" on entend un four dans lequel l'atmosphère extérieure est empêchée de pénétrer.
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l'exclusion de l'air étant assurée principalement par la. pression des gaz dans le four. Toutefois, ce dernier doit être suffisamment ouvert pour permettre le chargement et le déchargement du métal.
Le procédé peut être réalisé dans un four-tunnel ou un four annulaire à sole tournante. Dans ce dernier cas, les points de chargement et de déchargement sont contigus ou adjacents, vu qu'un tel four est en réalité un four- tunnel auquel on a donné une forme circulaire, le tunnel constituant dans ce cas un canal annulaire.
Dans la pratique,ainsi que dans, le sens employé ici, le terme "continu" ne- signifie pas. nécessairement que la matière est en mouvement continu, mais seulement que cette matière est transportée progressivement depuis le point de chargement jusqu'au point de déchargement, que ce s.oit d'une manière continue ou intermittente.
Dans une variante de l'invention,-la. combustion ou'de mélanges d'oxygè@ complète peut être réalisée à l'aide d'oxygène/et d'air, au lieu d'air seulement; toute-fois, en régle générale, ceci n'est pas économique, à moins que l'on obtienne l'oxy- gène à très peu de frais sous la forme d'un sous-produit d'un autre procédé.
Eventuellement, une atmosphère protectrice contrôlée, engendrée ou préparée en dehors du four, peut être injec- tée dans la chambre de chauffage afin d'augmenter le volume de gaz dans le four; toutefois, ceci n'est pas nécessaire généralement.
L'invention peut être réalisée comme suit* des lin- gots de métal à réchauffer sont amenés à intervalles ré- guliers dans l'extrémité froide d'un four continu et sont transportés à travers celui-ci à une vitesse convenable, laquelle peut être uniforme ou intermittente, par tout moyen
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de transport approprié. a l'extrémité de sortie du four, c'est-à-dire l'ex- trémité chaude, on injecte dans celui-ci, à, travers une série d'orifices transversaux, un c o m b@u s t i b 1 e fluide, par exemple du gaz de ville et un mélange d'oxy- gène et d'azote, contenant entre 705 et 100% d'oxygène.
Ces gaz subissent dans le four une combustion partielle, de manière à créer une atmosphère relativement non-oxy- dante vis-à-vis du métal à la température du traitement régnant à l'extrémité chaude du four, laquelle, dans le cas de fer et d'acier, est de l'ordre de 700 C à 1250 C.
Dans certains cas, il n'est pas nécessaire d'ex- clure complètement l'oxydation; toutefois, les conditions peuvent être contrôlées, de façon à limiter ou à restreindre le Quantité d'oxyde produite.
Les gaz partiellement brûlés se dirigent vers l'ex- trémité de chargement du- four, où l'air est injecté dans celui-ci à travers une autre série d'orifices transversaux, afin de brûler les gaz de chauffage @usqu'à la combustion sensiblement complète, la. chaleur- développée par cette -combustion secondaire servant à réchauffer les lingots passant par l'extrémité de chargement du four. Il va de soi qu'à cet-ce dernière extrémité du four l'atmosphère est oxydante; toutefois, comme le métal est soumis dans cette zone à un chauffage initial à des températures peu éle- vées, l'importance de l'oxydation subie est réduite.
Si nécessaire le filai d'oxyde produit peut être réduit dans la zone de l'atmosphère contrôlée.
Le four est conçu de telle manière que le gaz passe à contre-courant par rapport à la charge et que les gz brûlés ou les gaz du gueulard peuvent être amenés à passer comme c'est généralement le cas dans les fours à réchauf-
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fage, à travers un récupérateur, de façon à réchauffer le gaz., l'air ou l'oxygène,ou tous les trois, ou seulement deux d'entre eux, afin d'augmenter le rendement.
Lorsqu'il est fait usage d'ungaz de houille ayant une valeur calorifique de 450 B. Th. U's par pied cube, la moitié environ de la valeur calorifique du gaz est dégagée par la combustion dans la zone non-oxydante, où le métal est à la température comprise entre 650 C et 1200 C. environ, le rapport oxygène/gaz étant de 0,45 oxygène à 1 gaz de houille, tandis qu'une quantité d'air suffisante de préférence réchauffé par un récupérateur, est injectée dans la zone d'admission ou de réchauffage, afin de brûler d'une manière essentiellement complète les produits de la première combustion, cependant que la charge passe de la température ambiante jusqu'à une température comprise entre 6000 et 650 C.
Le procédé est de préférence maintenu à une allure continue.
REVENDICATIONS.
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