Procédé pour la cuisson de carreaux et autres produits céramiques et four à tunnel pour sa mise en #uvre. La présente invention comprend un pro cédé et un four à tunnel pour la cuisson de carreaux et autres produits céramiques, per mettant d'obtenir des produits qui peuvent résister à de grands efforts d'écrasement.
Pour différentes raisons, il a été impossi ble jusqu'à présent de cuire ou calciner des carreaux satisfaisants dans les fours con tinus .de construction connue en utilisant de la terre glaise fusible ordinaire comme dans la fabrication des briques de bâtiment, et l'invention a entre autres pour but de prévoir des moyens qui peuvent être employés avec succès pour cuire ou calciner des carreaux aussi bien que tous les autres articles c6ra- miques de ce genre.
Selon le procédé de cuire les carreaux ou autres produits céramiques que comprend l'invention, après que les produits traités ont été vitrifiés dans une zone -de vitrification d'un four à tunnel, on les soumet à une opé ration de dévitrification ou de cristallisation de manière définie en les refroidissant d'abord graduellement dans une zone de dévitrifica- tion primaire maintenue à une température considérablement inférieure à celle de la zone de vitrification, en les chauffant ensuite à une température quelque peu plus élevée pendant une certaine période dans une zone de recuit et en les refroidissant ensuite très graduellement à.
une température encore plus basse que celle de la première zone de refroi dissement, avant de les faire passer à une zone de refroidissement finale, à refroidisse ment rapide.
Le four à tunnel pour la mise en a;uvre du procédé suivant l'invention se caractérise en ce qu'il comporte au moins un conduit d'alimentation d'air parallèle à la chambre de traitement du four, s'ouvrant sur ladite chambre à son extrémité d'entrée d'air et relié, d'autre part, à celle-ci par des ouver tures d'admission .d'air réglables, réparties de façon appropriée le long de la chambre du four, et des conduits d'arrivée de combustible s'ouvrant dans celle-ci, le tout étant disposé en vue de réaliser dans ladite chambre une zone de vitrification, une zone .de dévitrifi- cation primaire, une zone de recuit, une zone de dévitrification secondaire et une zone de refroidissement final, conformément aux dif férentes phases du procédé de cuisson,
une porte pour fermer ladite chambre du four étant prévue près de l'extrémité .d'entrée d'air dudit conduit à air et près de l'endroit de décharge des produits gazeux de la chambre, l'air pouvant ainsi être forcé de circuler à travers ledit conduit.
Une forme d'exécution du four suivant l'invention est représentée, à. titre d'exemple, au dessin annexé, clans lequel: La fi-. 1 est une coupe longitudinale partielle du four, et La fig. 2 une coupe horizontale corres pondante; La fig. 3 montre une coupe transversale suivant la ligne X-Y de la fig. 1.
En supposant qu'il s'agit de carreaux à cuire, les effets principaux qui se produisent pendant la cuisson des carreaux sont les sui vants : A 100 C l'eau hygroscopique des car reaux à cuire est évaporée et en même temps les substance.-; organiques sont libérées de leurs parties volatiles, tandis que les hydrates de silice et les protoxydes de fer sont décom posés. A 400 C, la terre glaise commence à se décomposer et son eau de constitution est évaporée. A 600 C le carbone des substan ces organiques est brûlé, d'où la nécessité d'une atmosphère oxydante.
A 700 C, les carreaux qui sont soumis à l'opération de cuisson ne consistent qu'en un mélange an hydre de silice combinable, de silice cristal lisée, de silicates d'alumine et de chaux, d'oxyde de fer et d'autres éléments, suivant la composition de la terre glaise. Dans cette phase de la cuisson, l'action des alcalis et des oxydes métalliques commence à produire des combinaisons à. mesure que la température augmente, en présence d'alumine et de silice, et à former des silicates multiples, jusqu'à ce qu'avec l'accroissement de la température (à environ 1150 C) l'affinité des bases pour les acides devienne plus grande, de façon à produire l'action de vitrification caractéristi- que qui est nécessaire dans la. fabrication des carreaux.
Un refroidissement subit pendant cette action de vitrification provoquerait une con solidation vitreuse de façon à produire un carreau de nature fragile qui ne pourrait pas être utilisé comme tel à un pavage, tandis qu'un réglage approprié du passage graduel des carreaux de l'état vitreux à l'état solide provoquera une dévitrification ou cristallisa tion de la substance de façon à réaliser un carreau d'une grande résistance contre les chocs, cette qualité étant d'importance pri mordiale pour un bon carreau de pavement.
Pour la réalisation des effets de cuisson aux différentes températures susindiquées, l'opération peut être rapidement exécutée depuis le commencement -de la cuisson jus qu'à la phase de vitrification, mais elle exige une atmosphère de four qui soit de caractère vraiment oxydant à 700 C, tandis que la<B>pé-</B> riode de refroidissement doit être lente et pro gressivement réglée après la vitrification.
Il a été démontré par expérience qu'en dessous de 850 C il ne se produit point de cristallisation ultérieure et que le refroidis sement pouvait ensuite être effectué rapide ment, sauf qu'à la. température de 580 C environ des fissures peuvent se produire dans des carreaux contenant une certaine quantité de silice libre sous forme de quartz, par suite de la contraction soudaine du quartz à cette température.
Dans le four qu'on va décrire maintenant, des précautions sont prises pour que toutes ces différentes actions se produisent dans les conditions les plus appropriées et -avec les résultats les plus satisfaisants.
Le four représenté comporte une chambre centrale 1 contenant une voie longitudinale sur laquelle circulent les wagonnets 2 des tinés à recevoir les carreaux qui doivent être soumis à la cuisson. De chaque côté de ladit-_ chambre sont disposés des conduits longitu dinaux 3 qui communiquent avec la chambre centrale 1, près de la sortie des produits, à l'aide de passages 5. La chambre centrale 1 est fermée à l'entrée par la porte 6 et, sur le côté d'entrée des passages 5, par une porte cou lissante verticale 8 qui peut descendre sur la partie plate du wagonnet qui est situé en ce point, un espace libre étant laissé clans ce but sur les wagonnets lorsqu'ils sont chargés de carreaux. Cette porte est soulevée et abaissée lorsque chaque wagonnet entre dans le four.
Les conduits longitudinaux 3 communi quent avec la chambre 1 par les orifices 10 dont la section de passage peut être réglée par les registres 11, répartis de façon appro priée le long du four comme représenté au dessin.
Près de la porte d'entrée 6 est disposé un ventilateur d'aspiration relié à un conduit 13 communiquant avec la chambre 1 par les ouvertures latérales 1-1 dont la, section de passage peut être réglée à. l'aide de valves. L'air extérieur entre dans le four à l'extré- Tnité la de celui-ci. Près de 1a sortie sont dis posés deux ventilateurs 15 qui fournissent de l'air aux conduits 3 par des tuyères 16, cet air pouvant être pris de l'extérieur ou être prélevé à. l'intérieur du four par les conduits 18, de façon à favoriser la circulation d'air dans les conduits en y produisant un fort tirage d'air.
Le four est chauffé par combustion in- i.erne, de préférence au moyen de combustible en forme de poussier de charbon, qui est in jecté dans la chambre 1 à l'aide de n'importe quel dispositif d'alimentation automatique à travers les conduits d'arrivée de combustible 20 (fig. 1 et 3) prévus au sommet du four. Il va de soi que tout autre combustible ap proprié pourrait être employé.
Le fonctionnement du four décrit, qui est particulièrement établi pour la. cuisson de car reaux, est comme suit: On supposera par exemple que le four contient trente-sept wagonnets, dont chacun a une longueur .de trois mètres environ et qu'on introduit dans le four toutes les deux heures un wagonnet chargé de carreaux qui doivent être soumis à la cuisson.
Lorsque le tout est en pleine marche, un wagonnet est introduit en ouvrant la porte 6 ainsi que la porte 8, qui sont ensuite fermées. Le dispositif d'aspiration relié au conduit 13 aspire de l'air extérieur dans le four par la. Comme la porte 8 est fermée, l'air passe par les conduits 3 et entre dans la chambre 1 par les ouvertures 10.
Le wagonnet introduit sera d'abord sitc_ dans la zone A qui comprend six wagonnets, et 1_e_ chauffage sera graduel par suite de l'absorption de chaleur des gaz chauds dé rivés de la région de cuisson et déchargés graduellement par les ouvertures 14. Après une opération de .douze heures, les produits sont placés dans la zone B qui contient cinq wagonnets. Dans cette zone, les produits sont en contact avec les gaz chauds résultant de la combustion du combustible injecté par les conduits 20 au sommet de la chambre 1 avec l'air entrant par les dernières trois ouver tures 10.
Cet air, qui arrive par les conduits latéraux 3 et est délivré à la chambre 1 par les ouvertures 10 situées dans la zone B, établit une atmosphère fortement oxydante qui favorise l'élimination de substances or ganiques. Après dix heures, les produits sont transférés à la zone C, dans laquelle est in troduite la plus grande quantité de poussier de charbon; ou autre combustible, de façon à obtenir la température de vitrification. Cette zone contient sept wagonnets. De l'air entre aussi dans cette zone du four par les ouver tures 1.0 qui s'y trouvent, et soutient la com bustion du combustible fourni par 20. Après quatorze heures, les produits sont passés clans la zone D, qui contient cinq wagonnets.
Cette zone ne reçoit ni de l'air par les con duits 3, ni .du combustible; les produits sont maintenus à une température qui est consi dérablement inférieure à la température de vitrification, c'est donc la première zone de dévitrification ou de cristallisation. Après dix heures de nouveau, les produits entrent dans la zone E qui contient cinq wagonnets et dans laquelle de l'air est introduit par les ouvertures réglables 10 et également du com bustible, de façon que la température peut être réglée à volonté afin de régler la cris tallisation et d'effectuer une action de recuit sur les carreaux. Après dix heures dans cette zone de recuit, les produits sont amenés dans la zone F, dans laquelle ils sont refroidis très lentement en vue d'une dévitrification secondaire, point -de courant d'air ne pas sant par cette partie.
Cette zone de d6vitri- fication secondaire contient cinq wagonnets, et grâce au refroidissement très graduel dans celle-ci, la rupture susindiquée du produit près de 580 est évitée. Après dix heures, le wagonnet est déchargé par la porte 8, et les produits sont maintenant dans la zone G qui contient quatre wagonnets et qui est tra versée par la totalité de l'air admis, de fa çon qu'on obtient un refroidissement final rapide.
Il résulte un avantage remarquable du réglage de l'air sur toute la longueur des conduits 3, par le fait qu'avec l'emploi d'un combustible approprié tel que du charbon, du gaz, de l'huile combustible, etc., on peut réaliser une atmosphère de nature réductrice, neutre ou oxydante dans la zone de cuisson, et ceci présente une grande valeur pour la cuisson de tous les produits céramiques de caractère vitrifié ou demi-vitrifié tels que de la poterie de grès, de la faïence ou de la por celaine.
En outre, la présence de la porte 8 qui fait dévier l'air dans les conduits 3, empêche tout refroidissement rapide dans les zones F et D et l'air entrant dans la chambre par les ouvertures 10 pour des buts de combustion est chauffé en passant le long des parois du four. Bien entendu, la porte 8 peut être par tiellement ouverte dans certains cas, s'il est nécessaire.
Conformément à la situation des ouver tures d'admission .d'air 10 du four et la si tuation des conduits 20 pour le chargement de combustible au sommet du four, le four peut évidemment être subdivisé en un nom bre voulu de zones ayant une longueur et une température bien définies suivant la na ture des produits en traitement, le procédé de cuisson n'étant pas limité à l'emploi de la forme d'exécution représentée, qui n'est donnée qu'à titre d'exemple.
Dans la fabrication de carreaux ou blocs de pavé suivant le procédé décrit, il est dé sirable que les blocs, avant leur introduction dans le four à tunnel, soient établis avec des faces légèrement convexes, de façon que les blocs, lorsque le procédé de vitrification, de refroidissement et de recuit est terminé, pré sentent des surfaces parfaitement planes, et en outre il peut être nécessaire, comme dé crit dans ce mémoire, de disposer les rangées de carreaux ou de blocs de telle manière dans le four qu'ils n'entrent pas en contact avec d'autres carreaux qui doivent être soumis à la cuisson et avec lesquels ils sont de pré férence placés sur des rayons formés par des briques ou tuiles réfractaires empilées,
qui sont toutes ou en partie perforées pour per mettre le libre passage de gaz chauds ou flammes.