CH627262A5 - Method of continuous treatment by diffusion of metal articles, and muffle furnace for implementing the method - Google Patents

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Description

L'invention a pour objet un procédé de traitement en continu, par diffusion, de pièces de métal, dans un four à moufle, dans lequel les pièces de métal sont acheminées à travers une atmosphère de gaz chauds. Elle a également pour objet un four à moufle, pour la mise en œuvre du procédé, qui comprend un moufle en forme de tunnel dont les deux extrémités présentent respectivement une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie des pièces de métal à traiter, une semelle horizontale et un dispositif de transport en continu disposé sur cette semelle. The subject of the invention is a process for the continuous treatment, by diffusion, of metal parts, in a muffle furnace, in which the metal parts are conveyed through an atmosphere of hot gases. It also relates to a muffle furnace, for implementing the method, which comprises a tunnel-shaped muffle, the two ends of which respectively have an inlet opening and an outlet opening for the pieces of metal to be treated, a horizontal sole and a continuous transport device disposed on this sole.

On sait que l'on peut soumettre des pièces de métal à un traitement en continu, par diffusion, dans un four à moufle continu, cela afin d'améliorer certaines propriétés mécaniques. Les paramètres influençant le procédé sont: It is known that metal parts can be subjected to a continuous treatment, by diffusion, in a continuous muffle furnace, this in order to improve certain mechanical properties. The parameters influencing the process are:

a) les éléments migrateurs contenus dans la phase solide, c'est-à-dire le carbone, l'oxygène, l'azote; a) the migratory elements contained in the solid phase, that is to say carbon, oxygen, nitrogen;

b) les éléments gazeux constitués par des gaz formés par combinaison des éléments migrateurs, ainsi que par combinaison de ces éléments avec l'hydrogène. Ce sont le monoxyde de carbone, l'ammoniac, l'hydrogène, la vapeur d'eau, etc. ; b) gaseous elements constituted by gases formed by combination of migratory elements, as well as by combination of these elements with hydrogen. These are carbon monoxide, ammonia, hydrogen, water vapor, etc. ;

c) la phase solide constituée par un métal; dans le cas de la présente invention, il s'agit surtout de métaux ferreux compris dans la gamme allant du fer pur à l'acier rapide ainsi que les fontes et pièces frittées. Pour les métaux non ferreux, on peut considérer les laitons, le titane, etc. c) the solid phase consisting of a metal; in the case of the present invention, it is mainly ferrous metals included in the range from pure iron to high-speed steel as well as cast irons and sintered parts. For non-ferrous metals, we can consider brasses, titanium, etc.

Les fours continus à moufle connus et utilisés à cette fin présentent une chambre chauffée, étanche aux gaz et dans laquelle les pièces de métal posées sur une bande transporteuse sont soumises à l'action d'un gaz déterminé. Continuous muffle furnaces known and used for this purpose have a heated chamber, gas tight and in which the metal pieces placed on a conveyor belt are subjected to the action of a determined gas.

On sait en outre que les produits à traiter doivent être soumis à des diffusions dont l'intensité varie selon la zone du four, c'est-à-dire que, par exemple, certaines pièces doivent recevoir relativement beaucoup de carbone dans le premier secteur du four, ces pièces absorbant de moins en moins de carbone lorsqu'elles traversent le four et étant même, dans certains cas, soumises à une décarburation dans la dernière zone. It is also known that the products to be treated must be subjected to diffusions the intensity of which varies according to the zone of the furnace, that is to say that, for example, certain parts must receive relatively a lot of carbon in the first sector. of the furnace, these parts absorbing less and less carbon when they pass through the furnace and even being, in certain cases, subjected to decarburization in the last zone.

Dans les procédés connus, si l'on veut faire agir des gaz différents ou des quantités de gaz différentes dans les zones successives du four, cela n'est possible qu'en fonctionnement discontinu, les bennes contenant les pièces de métal étant transportées d'une chambre à l'autre. In known methods, if it is wished to act on different gases or different amounts of gas in successive zones of the furnace, this is only possible in discontinuous operation, the buckets containing the metal parts being transported from one room to another.

Un autre inconvénient de ces procédés connus réside dans le fait que le gaz parcourt le four dans le sens de la longueur et qu'ainsi toutes les pièces de métal n'entrent pas en contact de la même façon avec le gaz. Il en résulte que les pièces de métal, suivant qu'elles se situent plus haut ou plus bas dans la benne, sont soumises à des diffusions différentes, par exemple en absorbant des quantités différentes de carbone. Another disadvantage of these known methods lies in the fact that the gas runs through the furnace lengthwise and that thus all the pieces of metal do not come into contact in the same way with the gas. As a result, the metal parts, depending on whether they are higher or lower in the bucket, are subjected to different diffusions, for example by absorbing different amounts of carbon.

Le but de la présente invention est l'établissement d'un procédé et d'un four à moufle continu dans lesquels les pièces de métal sont soumises successivement et en fonctionnement continu à différents types et/ou quantités de gaz lors d'un seul passage à travers le four, de manière que toutes les pièces de métal soient pratiquement baignées de la même manière dans les gaz. The aim of the present invention is to establish a process and a continuous muffle furnace in which the metal parts are subjected successively and in continuous operation to different types and / or quantities of gas during a single pass through the furnace, so that all the metal parts are practically bathed in the same way in the gases.

Selon l'invention, ce but est atteint par la combinaison des caractéristiques définies dans les revendications 1 et 3. According to the invention, this object is achieved by the combination of the characteristics defined in claims 1 and 3.

Le dessin représente, à titre d'exemple, un mode d'exécution de l'objet de l'invention: The drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention:

la fig. 1 est une vue en perspective schématique d'un four à moufle continu pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention; fig. 1 is a schematic perspective view of a continuous muffle furnace for implementing the method according to the invention;

la fig. 2 est une vue en coupe verticale à travers la semelle du four, fig. 2 is a view in vertical section through the base of the oven,

et la fig. 3 illustre de façon schématique l'alimentation en gaz des différents secteurs de la semelle. and fig. 3 schematically illustrates the gas supply to the different sectors of the sole.

Le four à moufle continu comprend une semelle S montée à demeure sur la partie inférieure d'un moufle 2. Le moufle est en forme de tunnel et comprend deux ouvertures terminales, dont l'une pour l'entrée et l'autre pour la sortie des pièces à traiter. Un raccord 3 d'évacuation des gaz est disposé vers le milieu de la partie supérieure du moufle. The continuous muffle furnace comprises a sole S permanently mounted on the lower part of a muffle 2. The muffle is tunnel-shaped and has two terminal openings, one for the inlet and the other for the outlet parts to be treated. A gas discharge connection 3 is arranged towards the middle of the upper part of the muffle.

La semelle S, représentée en coupe à la fig. 2, comprend une paroi inférieure 4 dans laquelle débouche un tuyau d'amenée des gaz T venant du bas. La paroi inférieure 4 est maintenue à distance d'une paroi supérieure 7, par des organes d'écartement 6, de manière à former un espace de distribution des gaz. La paroi supérieure 7 présente des perforations 9 et une bande de transport 10 est disposée sur cette paroi, cette bande étant un matériau souple perméable aux gaz, et étant par exemple constituée par un treillis d'acier. The sole S, shown in section in FIG. 2, comprises a bottom wall 4 into which opens a gas supply pipe T coming from the bottom. The lower wall 4 is kept at a distance from an upper wall 7, by spacer members 6, so as to form a gas distribution space. The upper wall 7 has perforations 9 and a transport band 10 is disposed on this wall, this band being a flexible material permeable to gases, and being for example constituted by a steel mesh.

L'espace délimité entre les parois 4 et 7 est divisé en plusieurs chambres 8, par des parois de séparation 11, ces chambres étant étanches l'une par rapport à l'autre. La semelle S se compose ainsi de plusieurs secteurs Slg S2..., disposés à la suite les uns des autres dans le sens de parcours dans le four. Un tuyau d'amenée des gaz T1; T2..., débouche dans la chambre de distribution 8 de chacun des secteurs de la semelle, le tuyau Tj ayant été omis sur le dessin pour plus de clarté. The space delimited between the walls 4 and 7 is divided into several chambers 8, by partition walls 11, these chambers being sealed relative to one another. The sole S thus consists of several sectors Slg S2 ..., arranged one after the other in the direction of travel in the oven. A gas supply pipe T1; T2 ..., opens into the distribution chamber 8 of each of the sectors of the sole, the pipe Tj having been omitted from the drawing for greater clarity.

Pour alimenter le four en gaz, une conduite commune 12 de gaz porteurs (fig. 3) est prévue, laquelle est alimentée par un réservoir non représenté. Les chambres 8 des différents secteurs de la semelle Sj, S2..., sont alimentés en gaz par un débitmètre 13, une conduite de liaison 14, des débitmètres 15,16 et 17 et des conduites Cl5 C2... To supply the furnace with gas, a common pipe 12 of carrier gases (FIG. 3) is provided, which is supplied by a reservoir, not shown. The chambers 8 of the different sectors of the sole Sj, S2 ..., are supplied with gas by a flow meter 13, a connection pipe 14, flow meters 15, 16 and 17 and pipes C1-5 C2 ...

Des débitmètres supplémentaires 15a, 16a, 17a débouchent également dans les conduites C2, C3, C4, cela comme représenté à la fig. 3, ces débitmètres supplémentaires étant alimentés en gaz d'apport réactifs spéciaux. Suivant le choix de ces gaz d'apport, on Additional flow meters 15a, 16a, 17a also open into the conduits C2, C3, C4, as shown in FIG. 3, these additional flowmeters being supplied with special reactive filler gas. Depending on the choice of these filler gases, we

2 2

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

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40 40

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3 3

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peut obtenir dans les conduites Ci, C2... des gaz de compositions différentes, de sorte que les secteurs Sl5 S2... de la semelle sont également alimentés par des gaz différents. can obtain in the pipes Ci, C2 ... gases of different compositions, so that the sectors Sl5 S2 ... of the sole are also supplied with different gases.

Le raccord 3 d'évacuation des gaz est relié à la conduite générale 12 du gaz porteur par l'intermédiaire d'une conduite de recyclage 18 coopérant avec un filtre à gaz 19. The gas discharge connection 3 is connected to the general pipe 12 of the carrier gas via a recycling pipe 18 cooperating with a gas filter 19.

Le four à moufle continu décrit fonctionne de la façon suivante: la bande transporteuse 10 en mouvement continu reçoit les pièces à traiter par l'ouverture d'entrée et les déplace ainsi à travers le moufle 2. Les pièces sont, par exemple, chauffées à 900°C à travers les différents secteurs S!, S2... en même temps qu'elles sont soumises au gaz qui est distribué de façon régulière à travers les perforations 9. Comme représenté à la fig. 2, toutes les pièces P entrent en contact avec le gaz, ce qui assure une diffusion intense et homogène. Lorsque les pièces se déplacent à travers le four, elles sont soumises à l'effet de gaz de compositions différentes, dépendant du choix des gaz d'apport, par exemple des gaz qui présentent une teneur en carbone allant en diminuant, les pièces continuant à être en contact de tous côtés avec les gaz et à être transportées de façon continue. The continuous muffle furnace described operates in the following manner: the conveyor belt 10 in continuous movement receives the parts to be treated by the inlet opening and thus moves them through the muffle 2. The parts are, for example, heated to 900 ° C through the different sectors S !, S2 ... at the same time as they are subjected to the gas which is regularly distributed through the perforations 9. As shown in fig. 2, all the parts P come into contact with the gas, which ensures an intense and homogeneous diffusion. When the parts move through the oven, they are subjected to the effect of gases of different compositions, depending on the choice of the filler gases, for example gases which have a decreasing carbon content, the parts continuing to to be in contact on all sides with the gases and to be transported continuously.

Les gaz, s'écoulant vers le haut en étant distribués une seconde fois par les mailles du dispositif de transport 10, sont soumis à un intense mouvement moléculaire autour des pièces P, ce qui favorise l'interaction gaz-solide. The gases, flowing upwards while being distributed a second time through the meshes of the transport device 10, are subjected to an intense molecular movement around the parts P, which promotes the gas-solid interaction.

Après avoir traversé les pièces de métal, le gaz est aspiré dans la partie supérieure du moufle 2 par le raccord 3, puis est reconduit 5 dans l'alimentation principale du gaz porteur (conduite 12) après avoir été purifié dans un filtre à gaz 19. Cela entraîne une économie importante en gaz porteur. Le gaz porteur recyclé ne renferme pratiquement plus aucune substance réactive de diffusion, étant donné qu'elle a été absorbée par les pièces de métal P, d'une part, et io craquées par les températures élevées du four, d'autre part. After passing through the metal parts, the gas is sucked into the upper part of the muffle 2 by the connector 3, then is returned 5 to the main supply of the carrier gas (line 12) after being purified in a gas filter 19 This results in significant savings in carrier gas. The recycled carrier gas practically no longer contains any reactive diffusion substance, since it has been absorbed by the pieces of metal P, on the one hand, and cracked by the high temperatures of the furnace, on the other hand.

Les quantités de gaz amenées au four sont choisies avantageusement de façon que l'air ne puisse pas pénétrer dans le moufle. The quantities of gas supplied to the oven are advantageously chosen so that air cannot penetrate into the muffle.

Les pièces P qui ont été traitées tombent finalement, après la sortie du moufle 2, dans un récipient de trempe ou sont refroidies 15 sous atmosphère à la température ambiante. The pieces P which have been treated finally fall, after leaving the muffle 2, in a quenching container or are cooled under atmosphere to room temperature.

Grâce à la purification des gaz de sortie dans le filtre à gaz 19, on obtient une atmosphère de diffusion absolument propre lors de la réintroduction des gaz dans les secteurs de la semelle. By purifying the outlet gases in the gas filter 19, an absolutely clean diffusion atmosphere is obtained during the reintroduction of the gases into the sectors of the sole.

Il serait évidemment possible de remplacer la plaque de fond 2 présentant les perforations 9 par une plaque poreuse qui assurerait également une distribution régulière des gaz. It would obviously be possible to replace the bottom plate 2 having the perforations 9 with a porous plate which would also ensure regular distribution of the gases.

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1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims (5)

627262 REVENDICATIONS627262 CLAIMS 1. Procédé de traitement en continu, par diffusion, de pièces de métal, dans un four à moufle, dans lequel les pièces de métal sont acheminées à travers une atmosphère de gaz chauds, caractérisé en ce que les pièces de métal sont acheminées successivement à travers différentes zones du four à moufle, zone alimentées en gaz de quantités et/ou de natures différentes, les gaz étant amenés depuis le bas et entre les pièces de métal en mouvement. 1. A method of continuous treatment, by diffusion, of metal parts, in a muffle furnace, in which the metal parts are conveyed through a hot gas atmosphere, characterized in that the metal parts are successively conveyed to through different zones of the muffle furnace, zone supplied with gases of different quantities and / or types, the gases being brought in from below and between the moving metal parts. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenu dans l'espace situé au-dessus des pièces de métal est aspiré, filtré et réutilisé pour l'alimentation du four. 2. Method according to claim 1, characterized in that the gas contained in the space located above the metal parts is sucked, filtered and reused to supply the oven. 3. Four à moufle pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un moufle en forme de tunnel dont les deux extrémités présentent respectivement une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie des pièces de métal à traiter, une semelle horizontale et un dispositif de transport en continu disposé sur cette semelle, caractérisé en ce que la semelle (S) est divisée en plusieurs secteurs (S2, S3...) reliés chacun à une source de gaz individuelle, par une conduite de gaz séparée (T2, T3...), le tout de manière que les pièces de métal (P) traversant le four de façon continue soient soumises successivement à différents traitements par diffusion, cela en fonction du type et/ou de la quantité de gaz choisis. 3. Muffle furnace for implementing the method according to claim 1, comprising a tunnel-shaped muffle whose two ends respectively have an inlet opening and an outlet opening of the pieces of metal to be treated, a horizontal soleplate and a continuous transport device disposed on this sole, characterized in that the sole (S) is divided into several sectors (S2, S3 ...) each connected to an individual gas source, by a separate gas line ( T2, T3 ...), all so that the metal pieces (P) passing through the furnace continuously are successively subjected to different diffusion treatments, depending on the type and / or the quantity of gas chosen. 4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que la semelle (S) du moufle est divisée en plusieurs secteurs (Sj, S2...) par des parois de séparation perpendiculaires à l'axe longitudinal du four et en ce que chacun des secteurs de la semelle comprend ime chambre (8) pour recevoir et distribuer le gaz et au moins une conduite de gaz séparée (T2, T3...) et en ce que la paroi de séparation (7) de la chambre (8) adjacente au dispositif de transport (10) présente des trous (9) pour le passage du gaz. 4. Oven according to claim 3, characterized in that the sole (S) of the muffle is divided into several sectors (Sj, S2 ...) by partition walls perpendicular to the longitudinal axis of the oven and in that each sectors of the sole comprises a chamber (8) for receiving and distributing the gas and at least one separate gas pipe (T2, T3 ...) and in that the partition wall (7) of the chamber (8) adjacent to the transport device (10) has holes (9) for the passage of gas. 5. Four selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que chacun des secteurs (Sj, S2...) de la semelle (S) est relié à une source de gaz porteur (15,16,17) et, éventuellement, à une conduite d'alimentation (15a, 16a, 17a) en gaz réactif, et en ce que l'espace supérieur du moufle est relié à une source de gaz porteur (12), par une conduite de recyclage (18) et un filtre à gaz (19). 5. Oven according to one of claims 3 or 4, characterized in that each of the sectors (Sj, S2 ...) of the sole (S) is connected to a source of carrier gas (15,16,17) and , optionally, to a supply pipe (15a, 16a, 17a) in reactive gas, and in that the upper space of the muffle is connected to a source of carrier gas (12), by a recycling pipe (18) and a gas filter (19).
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