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La présente invention est relative à un procédé de cuisson d' émaux sur des objets en métal ferreux baignant dans une atmosphère gazeuse contenant des gaz de combustion.
On sait que les objets en métal ferreux portés à une température de plusieurs centaines de degrés en présence d'air s'oxydent assez rapide- ment s'ils sont en même temps en contact avec de la vapeur d'eau. C'est la raison pour laquelle on a proposé d'émailler les objets en tôle de fer ou d'acier ou en fonte, soit dans des fours électriques, soit dans des fours chauffés au gaz ou à l'huile ou au charbon mais contenant un moufle dans le- quel les objets à émailler sont mis à l'abri des gaz de combustion qui chauffent extérieurement le moufle et qui contiennent de la vapeur d'eau.
Le chauffage dans les fours électriques est plus coûteux que le chauffage au gaz des fours à moufle. Mais ceux-ci présentent l'inconvénient d'être de construction relativement conteuse, de nécessiter périodiquement le renouvellement des moufles et d'avoir une inertie calorifique relative- ment considérable. Tous ces fours présentent aussi l'inconvénient que les objets à émailler sont chauffés par rayonnement à partir de corps dont la température est obligatoirement plus élevée que la température de cuisson de l'émail de sorte que si accidentellement les objets à émailler restent trop longtemps dans le four, il se produit parfois dans l'émail des défauts tels que des cloques et des changements de couleur.
En outre, ces fours ne permettent pas d'émailler simultanément des objets épais et des objets minces parce que ceux-ci sont surchauffés au moment où les autres atteignent seulement la température de fusion de l'émail.
Il existe également des fours à émailler des objets en métal ferreux dans lesquels ces objets sont chauffés par rayonnement à partir d'une sole en dessous de laquelle des gaz de combustion circulent avant de pénétrer dans le fcur, pour y lécher calmement les parois latérales jusqu'à des orifi- ces ménagés dans la voûte pour permettre leur évacuation par une cheminée.
Dans ces fours, les gaz de combustion ne viennent pas directement en contact avec les objets à émailler malgré qu'aucune paroi ne sépare ceux-ci des gaz de combustion qui lèchent les parois latérales du four. De plus, l'atmosphère gazeuse directement en contact avec les objets ferreux à émailler ne subit presque pas de mouvement parce qu'elle n'est pas influencée par l'écoulement des gaz de combustion le long des parois latérales. Ces fours présentent l'inconvénient que leur sole est chauffée beaucoup plus fortement que leurs parois latérales et que, par conséquent, les objets à émailler chauffés par rayonnement sont sensiblement plus chauds du côté en regard de la sole qu' autre part.
Il en résulte que l'émaillage qui y est réalisé est bien souvent irrégulier bien que les défauts dus à l'oxydation du métal y soient généralement moins marqués à cause de la moindre durée du chauffage due à l'emploi d'une sole très chaude.
La présente invention a comme objet un procédé d'émaillage d'objets ferreux grâce auquel toute trace d'oxydation du métal est évitée presque à coup sûr.
A cet effet, dans le procédé suivant l'invention, on fait circu- ler les gaz de combustion au contact des objets à émailler à une vitesse minimum d'un mètre par seconde.
Des essais ont permis de constater que lorsqu'une telle vitesse des gaz de combustion était réalisée au contact des objets à chauffer jusqu' à la température de fusion de l'émail, malgré la vapeur d'eau contenue dans ces gaz et venant lécher les objets, 11 ne se produisait pas d'oxydation de la tôle ou de la fonte portant l'émail à vitrifier.
On peut expliciter ce résultat, qui semble être en contradiction avec les idées admises jusqu'à présent concernant la nocivité de la vapeur d'eau contenue dans les gaz de combustion, en remarquant qu'à une telle vitesse, les gaz de combustion arrachent la pellicule de vapeur d'eau qui, pendant le chauffage de la pièce à émailler,se forme à partir de l'émail recouvrant
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le produit à émailler et reste adhérer au métal. L'enlèvement de cette couche de vapeur d'eau recouvrant les pièces a également pour résultat, dans le cas où les gaz de combustion contiennent des composés sulfureux, de réduire l'action corosive de ces composés sur l'émail.
Suivant l'invention, la vitesse des gaz de combustion au contact des objets à émailler est telle que, même avec de la vapeur d'eau présente dans ces gaz, la buée qui adhère au métal et qui se forme par suite du chauffage de l'émail à plusieurs centaines de degrés est emportée par ces gaz. La vapeur d'eau contenue dans ceux-ci ne peut que retarder un peu l'enlèvement de cette buée, mais pas suffisamment pour que le métal puisse s'oxyder au contact de l'air avant la fusion de l'émail.
La vitesse de circulation forcée des gaz de combustion au contact des objets à émailler que l'on réalise dans le procédé selon l'invention est beaucoup plus grande que celle du léger courant d'air que l'on admet parfois dans les fours à moufle sous l'effet du tirage naturel, en vue de réduire 1' oxydation du métal Dans ce dernier cas, le renouvellement lent de l'atmosphère du moufle a uniquement comme effet de permettre un dégagement plus facile de la buée provenant de l'eau d'imprégnation et de 1'ean de constitution de l'émail, par suite d'une moindre teneur en vapeur d'eau, de l'air en contact avec les objets en métal ferreux à émailler dans le moufle.
Une circulation forcée d'air au contact d'objets en verre à émailler dans un four tunnel a déjà été proposée dans la zone de préchauffage de ces objets Dans ce cas, de l'air chaud provient de la zone de refroidissement du four et est refoulé sur les objets dans la zone de préchauffage de façon à entrainer les solvants et les vapeurs d'émaux qui se dégagent et à éviter leur dépôt sur des pièces plus froides en cours d'échauffement. Il na jamais été précisé si la vitesse de cet air chaud au contact des objets était suffisante pour arracher la buée éventuellement formée.
Il est à noter, en outre, que dans le cas d'objets en verre à émailler on ne doit pas craindre l'oxydation des objets en présence de vapeur d'eau et que, par conséquent, même si de la buée se forme pendant le préchauffage et est entraînée par l'air en même temps que les solvants et les vapeurs d'émaux, cet enlèvement de buée n'a pas comme effet d'éviter une oxydation.
Il en est de même dans la partie de ces fours où la cuisson de l'émail est effectuée sans moufle en présence de gaz de combustion. Dans cette partie, non seulement il n'y a pas d'oxydation à éviter, mais aucune disposition particulière n'est proposée pour envoyer les gaz de combustion sur les objets à émailler. De plus, la vitesse de ces gaz est normalement beaucoup plus faible que celle des gaz utilisés pour le chauffage d'objets en tôle de fer ou en fonte à émailler. En effet, les émaux pour remaillage de ces objets parce qu'ils ont un coefficient de dilatation voisin de celui du fer ou de la fonte,ont une température de fusion beaucoup plus élevée que celle des émaux qui peuvent être appliqués sur le verre.
Les émaux pour le traitement des objets ferreux qu'on utilise généralement sont des émaux à base de titane dont la température de fusion est voisine de 750 C pour ceux à appliquer sur de la tôle et de 8500C pour ceux à appliquer sur de la fonte. Précédemment, la température de fusion des émaux dont on disposait à cet effet était encore plus élevée. Dans le cas de l'émaillage du verre, les émaux utilisables doivent avoir une température de fusion inférieure à la température de ramollissement du verre. G'est la raison pour laquelle on n'utilise que des émaux dont la température de fusion ne dépasse généralement pas 550 C.
Il en résulte que dans le cas de l'émaillage du verre, la température des gaz de chauffage est sensiblement plus basse que celle des gaz de chauffage d' @ objets en métal ferreux et, par conséquent, le volume et la vitesse de ces gaz sont considérablement moindres.
Il est à noter que le séchage d'objets en métal ferreux à l'aide d'air se déplaçant à une vitesse minimum d'un mètre par seconde a déjà été réalisée en vue de réduire l'oxydation de ces objets pendant leur séchage.
Mais dans ce cas, il s'agissait de températures beaucoup plus basses que
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celles auxquelles des pièces à émailler sont portées dans un four d'émail- lage. A ces températures, et en l'absence d'émail, on n'a jamais arraché de ces objets de la buée provenant de l'eau de constitution de l'émail.
La mise en circulation des gaz de combustion au contact des objets ferreux à émailler peut évidemment être réalisée de différentes façons
L'une de celles-ci consiste à utiliser dans le four des jets de gaz sortant des brûleurs servant au chauffage. Il suffit pour cela de diri- ger les brûleurs de façon que l'atmosphère du four soit mise en mouvement au contact des objets. La vitesse des jets peut être obtenue aisément en agissant sur la section de sortie des brûleurs et sur la pression d'alimen- tation.
Une autre façon de réaliser la circulation désirée au contact des objets à émailler consiste à utiliser un ventilateur assurant une recircula- tion partielle de l'atmosphère du four.
Ces deux procédés peuvent être utilisés simultanément ou séparément et dans ce cas ils peuvent aussi être utilisés successivement pendant une même opération d'émaillage dans un four discontinu.
L'invention a également comme objet un four pour l'exécution du procédé selon l'invention.
Dans le cas d'un four pour l'émaillage discontinu d'objets, sui- vant une forme d'exécution, il comprend des brûleurs à gaz débouchant laté- ralement et disposés de façon que les jets de gaz de combustion qui en sor- tent se rencontrent à mi-largeur.
Dans une autre forme d'exécution, le four discontinu comprend, en plus de brûleurs à gaz, un ventilateur assurant une circulation forcée de l'atmosphère gazeuse au contact des objets à émailler.
Dans le cas d'un four tunnel présentant une zone de préchauffage dans laquelle les objets déjà émaillés qui voyagent vers la sortie cèdent une partie de leur chaleur aux objets à émailler qui avancent vers une zone de cuisson, ce four comprend au moins un ventilateur qui assure une circulation transversale de l'atmosphère gazeuse au contact des objets dans la zone de préchauffage et des brûleurs à gaz qui assurent la circulation transversale de l'atmosphère gazeuse au contact des objets dans la zone de cuisson.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaitront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes d'exécution d'un four selon l'invention.
La figure 1 représente schématiquement une coupe verticale transversale par un plan représenté par la ligne 1-1 à la figure 2, dans un four suivant l'invention pour la cuisson intermittente d'émaux.
La figure 2 est une coupe verticale longitudinale correspondant à la ligne brisée II-II de la figure 1.
La figure 3 représente schématiquement en plan deux parties d'un four tunnel en U suivant l'invention dans lequel les objets à émailler sont portés pendant leur déplacement dans le four.
Les figures 4. et 5 sont, à plus grande échelle, des coupes transversales du four suivant la figure 3 désignées respectivement par les lignes IV-IV et V-V de la figure 3.
Les figures 6 et 7 sont des coupes transversales correspondant respectivement à celles des figures 4 et 5, dans un four tunnel suivant 1'invention dans lequel les objets sont suspendus pendant leur déplacement dans le four.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence
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désignent des éléments identiques.
Le four discontinu représenté aux figures 1 et 2 comprend des brûleurs à gaz 2 alimentés en gaz et en air par des conduites désignées respectivement par 3 et 4. Ces brûleurs débouchent latéralement dans le four près de la sole et envoient vers le haut, le long des parois latérales 5 les jets de gaz de combustion formés à leur sortie. Ces jets se rencontrent vers le milieu de la largeur du four. Les courants de gaz de combustion sont obligés de descendre dans la partie médiane de celuici vers les objets à émailler qui sont portés par une grille 6. Le changement d'orientation des courants gazeux qui se rencontrent est facilité par la présence d'un déflecteur 7 à mi-largeur du four le long de la voûte 8 de celui-ci.
Une partie des gaz qui lèchent les objets à émailler est entraînée par les jets sortant des brûleurs, par le fait que des fenêtres 9 sont ménagées dans les deux supports latéraux 10 et 11 portant la grille 6. Celle-ci est également soutenue par un mur médian 12 qui favorise en même temps la division du courant gazeux.
Le four représenté comprend également deux carneaux 13 qui sont séparés de la chambre de cuisson par des parois 14 Celles-ci laissent cependant subsister une communication entre la chambre de cuisson et les carneaux 13 à une de leurs extrémités. Cette communication est établie par l'intermédiaire d'orifices 15 près de la porte 16 du four. Les carneaux 13 communiquent également avec des conduites 17 connectées à une cheminée non représentée et avec le côté de l'aspiration d'un ventilateur 18. Celuici assure une circulation forcée de l'atmosphère gazeuse au contact des objets à émailler, dans la direction longitudinale du four, c'est-à-dire dans le sens perpendiculaire au plan déterminé parles jets de gaz sortant des brûleurs.
Le ventilateur 18 assure donc également une recirculation partielle des gaz de combustion venant en contact avec les objets à émailler.
Le courant longitudinal de gaz de combustion provoqué par le ventilateur 18 se répartit aussi bien en dessous de la grille 6 qu'au-dessus de celle-ci.
Des essais ont montré que lorsque la vitesse des gaz de combustion atteint au contact des objets ferreux à émailler une valeur minimum d'un mètre par seconde, il ne se forme plus d'oxydation notable de ces objets malgré que les gaz de combustion contiennent de la vapeur d'eau. Ces gaz, malgré leur teneur en vapeur d'eau, enlèvent même la buée qui se forme à partir de la couche d'émail entre le moment où les objets commencent à être chauffés dans le four et celui où l'émail est fondu.
On conçoit que dans le procédé de cuisson d'émaux suivant l'in- vention, le mouvement des gaz de combustion au contact des objets à émailler puisse être réalisé uniquement à l'aide des jets de gaz sortant des brûleurs mais, dans certains cas, la disposition des objets dans le four en vue de remplir le plus possible celui-ci est telle que les courants transversaux ne peuvent pas être réalisés convenablement. Dans ce cas, il est utile de disposer d'un ventilateur pour provoquer le mouvement de l'atmosphère gazeuse en contact avec les objets dans le sens qui convient pour que toutes les faces de ceux-ci puissent être léchées par les gaz à une vitesse minimum d'un mètre par seconde.
Il est à noter que l'emploi de brûleurs provoquant une circulation transversale et d'un ventilateur assurant une circulation longitudinale est particulièrement avantageux parce que toutes les faces des objets ferreux à émailler peuvent ainsi être léchées par l'atmosphère gazeuse, à une vitesse suffisante pour enlever la vapeur d'eau qui se forme à partir de l'émail pendant le chauffage des objets. Si on craint que cette vitesse soit trop grande lorsque l'émail est fondu, ont peut facilement la réduire en arrêtant le ventilateur.
Le four tunnel représenté aux figures 3 à 5 comprend, de manière
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connue,une zone de préchauffage 19 dans laquelle les objets déjà émaillés 20 voyagent vers la sortie et cèdent une partie de leur chaleur aux objets à émailler 21 qui avancent vers une zone de cuisson 22.
Dans la zone de préchauffage 19 on a prévu au moins un ventilateur 23 qui assure une circulation transversale de l'atmosphère gazeuse au contact des objets 20 et 21 La vitesse de circulation de cette atmosphère est d'au moins un mètre par seconde afin que la buée formée sur ces objets au cours de leur chauffage soit immédiatement arrachée par l'atmosphère en mouvemento
Dans la zone de cuisson 22., les objets à émailler 21 sont léchés par les gaz de combustion qui circulent à leur contacta à une vitesse qui est également d'au moins un mètre par secondepar suite de la disposition des brûleurs 2
Dans le four représenté aux figures 3 à 5les objets 20 et 21 sont portés et se déplacent dans des zones de préchauffage et de cuisson plus larges que hautes.
Dans ce cas., les brûleurs 2 sont disposés latéralement environ à mi-hauteur En outre, les brûleurs situés d'un côté du four sont orientés de façon que les jets qui en sortent soient dirigés vers le haut tandis que ceux situés de l'autre côté du four sont orientés de fagon que les jets qui en sortent soient dirigés vers le bas. Cette disposition des brûleurs favorise la mise en circulation de l'atmosphère gazeuse au contact des objets à émailler à la vitesse requise pour enlever la buée qui se forme à partir de 1'éail pendant le chauffage de ces objets.
Le four représenté aux figures 6 et 7 est également un four tunnel mais les objets à émailler y sont suspendus Dans ce four, la zone de cuisson est plus haute que large à cause des dimensions des objets suspendus à émailler. Dans ce casun ventilateur 23 assure également une circulation forcée de l'air dans la zone de préchauffage 19 au contact des objets 21 à émailler.
Dans la zone de cuisson 22 les brûleurs 2 sont disposés les uns d'un côté près de la sole de façon que leurs jets soient dirigés vers le haut et les autres, de 1?autre côté, près de la voûte., de façon que leurs jets soient dirigés vers le basa
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes d'eécution représentée et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation., à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec 1'objet de chacune des revendications suivantes.