EP0209408A1 - Apparatus for thermochemical treatments at various temperatures and atmospheres, especially for car manufacturing - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à une installation conçue de façon à assurer en continu des traitements thermochimiques, tels que, notamment : cémentation gazeuse, carbonitruration gazeuse, nitruration, etc.The present invention relates to an installation designed so as to provide continuous thermochemical treatments, such as, in particular: gas carburizing, gas carbonitriding, nitriding, etc.
A l'heure actuelle, ces traitements sont réalisés soit dans des fours à charge, soit dans des fours à une ou deux chambres, ou bien en lignes continues à plateaux poussants, et, dans certains cas particuliers, dans des fours verticaux.At present, these treatments are carried out either in charge ovens, or in one or two chamber ovens, or in continuous lines with pushing plates, and, in certain specific cases, in vertical ovens.
Cette invention se propose d'apporter une installation dans laquelle les chambres de traitement sont séparées, afin de permettre des traitements à des températures et des atmosphères différentes.This invention proposes to provide an installation in which the treatment chambers are separated, in order to allow treatments at different temperatures and atmospheres.
Une installation selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comporte :
- - une table de chargement assurant l'alimentation de l'installation en pièces à traiter, celles-ci étant disposées sur un support, tel qu'un plateau ;
- - au moins un module four basse température ;
- - au moins un module four haute température, recevant les pièces à traiter provenant du module four basse température ;
- - un module bac de trempe ;
- - un sas commun aux différents modules de traitement, ce sas étant conçu de façon à permettre les transferts de charge entre les modules fours basse et haute températures et le module bac de trempe sous atmosphère de protection ;
- - des mécanismes de transfert de charges, constitués : de moyens prévus sur la table de chargement pour assurer la prise des plateaux supportant les charges et leur évacuation vers la porte dudit sas commun ; d'un mécanisme de transfert longitudinal, disposé dans ledit sas commun et assurant, d'une part, le transfert des charges délivrées par la table de chargement jusque sur la sole du four basse température, et, d'autre part, le transfert des charges de la sole du four basse température à la sole du four haute température ; de mécanismes élévateurs, assurant l'alimentation des fours à partir dudit mécanisme de transfert longitudinal ; d'un mécanisme de transfert des charges du four haute température au bac de trempe ; d'un mécanisme de défournement de la charge du bac de trempe vers un sas de sortie de l'installation ; d'une table transporteuse assurant l'évacuation des pièces traitées dans l'installation, et de moyens assurant une distribution et une régulation des différentes atmosphères des fours.
- - a loading table ensuring the supply of the installation with parts to be treated, these being arranged on a support, such as a tray;
- - at least one low temperature oven module;
- - at least one high temperature oven module, receiving the parts to be treated coming from the low temperature oven module;
- - a quenching tank module;
- - an airlock common to the various treatment modules, this airlock being designed so as to allow load transfers between the low and high temperature oven modules and the quenching tank module under a protective atmosphere;
- - load transfer mechanisms, consisting of: means provided on the loading table to take hold of the trays supporting the loads and their evacuation to the door of said common airlock; a longitudinal transfer mechanism, disposed in said common airlock and ensuring, on the one hand, the transfer of the charges delivered by the loading table to the floor of the low temperature oven, and, on the other hand, the transfer of loads from the bottom of the low temperature oven to the bottom of the high temperature oven; lifting mechanisms, supplying the ovens from said longitudinal transfer mechanism; a mechanism for transferring the charges from the high temperature oven to the quench tank; a mechanism for discharging the charge from the quenching tank to an airlock leaving the installation; a conveyor table ensuring the evacuation of the parts treated in the installation, and means ensuring a distribution and a regulation of the different atmospheres of the ovens.
Selon une variante de cette invention, conçue de façon à doubler la production des pièces traitées, on prévoit un module four basse température et un module four haute température supplémentaires, et un sas commun supplémentaire raccordé au sas existant, le module bac de trempe étant alors commun.According to a variant of this invention, designed so as to double the production of the treated parts, an additional low temperature oven module and a high temperature oven module are provided, and an additional common airlock connected to the existing airlock, the quench tank module then being common.
Selon une caractéristique de cette invention, les fours basse et haute températures sont du type élévateurs, la sole de chaque four étant placée à l'extrémité de la tige d'un vérin hydraulique vertical et guidée, pendant ses déplacements verticaux, de façon à assurer l'alimentation des charges dans lesdits fours ainsi que leur évacuation.According to a characteristic of this invention, the low and high temperature ovens are of the lift type, the hearth of each oven being placed at the end of the rod of a vertical and guided hydraulic cylinder, during its vertical movements, so as to ensure the supply of the charges in said ovens as well as their evacuation.
D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins :
- - la Figure 1 représente une installation selon l'invention, en coupe selon I-I de la Figure 2 ;
- - la Figure 2 est une vue en plan de l'installation représentée sur la Figure 1, en coupe selon II-II de la Figure 1 ;
- - la Figure 3 est une coupe selon III-III de la Figure 1 ; et,
- - la Figure 4 est une coupe selon IV-IV de la Figure 2.
- - Figure 1 shows an installation according to the invention, in section along II of Figure 2;
- - Figure 2 is a plan view of the installation shown in Figure 1, in section along II-II of Figure 1;
- - Figure 3 is a section on III-III of Figure 1; and,
- - Figure 4 is a section on IV-IV of Figure 2.
L'installation objet de la présente invention est du type modulaire. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les dessins, elle comprend essentiellement les éléments suivants :
- - une table de
chargement 10 ; - - un module four basse température, désigné dans son ensemble par la
référence 12 ; - - un module four haute température, désigné dans son ensemble par la
référence 14 ; - - un module de trempe 16 (voir la Figure 2) ;
- - un sas commun 18, muni des différents moyens de manipulation des pièces à traiter, qui seront décrits en détail ci-après ;
- - une table d'évacuation 20 ; et,
- - des moyens assurant la distribution et la régulation des différentes atmosphères des fours.
- - a loading table 10;
- - a low temperature oven module, generally designated by the
reference 12; - - a high temperature oven module, generally designated by the
reference 14; - - a quenching module 16 (see Figure 2);
- - A
common airlock 18, provided with various means for handling the parts to be treated, which will be described in detail below; - - an evacuation table 20; and,
- - means ensuring the distribution and regulation of the different atmospheres of the ovens.
Dans l'exemple de réalisation décrit ici, à titre non limitatif, l'installation objet de l'invention est utilisée pour effectuer des traitements thermochimiques, par exemple de carbonitruration, sur des pièces destinées à l'industrie automobile, par exemple des pignons de boites de vitesses. Ces pièces sont placées sur des supports, tels que des plateaux réfractaires, introduits quatre par quatre dans l'installation. Sur les dessins, la référence 22 désigne une telle charge.In the embodiment described here, without limitation, the installation object of the invention is used to perform milking thermochemical elements, for example carbonitriding, on parts intended for the automobile industry, for example gearbox gears. These parts are placed on supports, such as refractory plates, introduced four by four into the installation. In the drawings,
Les plateaux supportant les pièces à traiter 22 sont délivrés à l'installation à l'aide d'un moyen de transport tel qu'un tapis transporteur 24, à partir duquel ils sont transférés sur la table de chargement 10. Celle-ci assure, d'une part la prise des plateaux 22 sur le transporteur 24,et, d'autre part, leur évacuation vers le sas 18, à partir duquel les plateaux sont délivrés aux différents fours de traitement. Cette table de chargement comprend essentiellement un châssis 26 placé au sol, comportant, à sa partie supérieure, deux barres à cliquets escamotables 28, disposées de part et d'autre de la surface de la table, et commandées par l'intermédiaire d'un système roues-chaînes sans fin, désigné par la référence 30. Un moteur, hydraulique ou électrique, actionne le système 30, qui est animé d'un mouvement alternatif de translation permettant de transférer un plateau 22 du transporteur au sas, et un retour à vide des barres 28 pour le chargement des plateaux suivants.The trays supporting the parts to be treated 22 are delivered to the installation using a means of transport such as a
Le sas 18 est conçu pour assurer les transferts des charges 22 entre les fours 12, 14 et le bac de trempe 16. Afin de limiter au minimum la pollution du gaz de protection maintenu dans ce sas, ce dernier est conçu de façon que l'introduction de la charge s'effectue par sa partie inférieure. A cet effet, le sas comporte un module d'enfournement 18', qui est pourvu d'une porte 32 placée à la partie supérieure d'une table élévatrice 34, déplacée par tout moyen approprié, tel qu'un vérin 36, par exemple. Sur la Figure l, on a représenté la table élévatrice 34 en position haute (traits pleins) et en position basse (traits mixtes). On comprend que la charge 22 est poussée sur la porte 32 par les barres 28, puis elle est amenée dans le sas d'enfournement 18' à l'aide de la table élévatrice 34. En position haute, la porte 32 est appliquée sur un joint qui assure l'étanchéité du sas.The
On décrira maintenant, respectivement, les modules fours à basse et haute températures 12, 14. Ces fours sont du type élévateurs, permettant un chauffage simultané de toutes les faces de la charge, et une élimination de tous les inconvénients apportés par les "portes chaudes", tels que fuite d'atmosphère, déformation, etc. Ces fours 12 et 14 sont donc pourvus de soles mobiles, respectivement 38, 40, placées à L'extrémité de vérins hydrauliques verticaux 42, 44, respectivement, chaque sole étant guidée pendant ses déplacements verticaux, afin d'éviter tout mouvement de rotation éventuel.We will now describe, respectively, the low and high
La carcasse des fours est de forme cylindrique, et elle comporte, en partie supérieure, un tampon étanche 46, 48, respectivement, et, en partie inférieure, un joint destiné à recevoir la sole mobile 38, 40, respectivement.The carcass of the ovens is of cylindrical shape, and it comprises, in the upper part, a
Le système de chauffage du four basse température 12 est constitué, par exemple, de châssis chauffants tels que 50, réalisés en fils boudinés et positionnés entre la chemise 54 du four et un moufle de recirculation 52. On prévoit un chemisage intérieur et extérieur métallique, ainsi qu'un garnissage en matériau fibreux (nappes et panneaux de laine minérale, par exemple), permettant toute modification rapide de température et de qualité d'atmosphère. Un faible débit d'azote en continu est prévu à l'intérieur du calorifugeage ainsi réalisé, afin d'éviter sa pollution lors des arrêts de production.The heating system of the low-
Le recyclage dans l'enceinte du four 12 est obtenu à l'aide d'une turbine centrifuge 56, montée sur la voûte du four et entraînée par un moteur 58. Cette turbine aspire l'atmosphère dans le volume utile de l'enceinte du four et la refoule à l'extérieur du moufle 52, sur les châssis chauffants 50, à partir desquels cette atmosphère est redistribuée sous la charge. La circulation de l'atmosphère a été schématisée par des flèches, sur la Figure 1. Le four comporte un système de régulation classique de température (non représenté).Recycling in the enclosure of the
Le four à haute température 14 est de conception similaire au four à basse température 12 qui vient d'être décrit, à l'exception toutefois des points suivants :
- a) son chauffage est assuré à l'aide d'éléments tubulaires, tels que 60, suspendus à la voûte du four, par exemple à l'aide de tampons fixés de façon étanche à cette voûte. Etant donné que certains cycles de traitement peuvent exiger un refroidissement rapide de l'enceinte du four et de la charge qu'elle contient, les tubes sont raccordés à un ventilateur (non représenté) soufflant de l'air frais, permettant d'utiliser les éléments tubulaires de chauffage comme tubes de circulation d'air. Si on le désire, ce refroidissement peut être accéléré en prévoyant une circulation d'air frais dans un tube noyé dans le calorifugeage du four ;
- b) le brassage de l'atmosphère active sur la charge introduite dans le four est assuré par une
turbine 62, entraînéepar un moteur 64, soufflant directement au travers d'un moufle 66, à l'intérieur duquel est placé la charge. Pour éviter un craquage trop important du gaz d'atmosphère sur les éléments chauffants, l'arrivée de ce gaz est prévue à proximité de la turbine, côté soufflage.
- a) its heating is ensured by means of tubular elements, such as 60, suspended from the roof of the oven, for example by means of buffers tightly fixed to this roof. Since certain treatment cycles may require rapid cooling of the oven enclosure and the load it contains, the tubes are connected to a fan (not shown) blowing fresh air, allowing the use of tubular heating elements such as air circulation tubes. If desired, this cooling can be accelerated by providing a circulation of fresh air in a tube embedded in the heat insulation of the oven;
- b) the mixing of the active atmosphere on the load introduced into the oven is ensured by a
turbine 62, driven by amotor 64, blowing directly through amuffle 66, inside which the load is placed. To avoid excessive cracking of the atmospheric gas on the heating elements, the arrival of this gas is provided near the turbine, on the blowing side.
Le module bac de trempe 16 est surmonté d'un sas 68, permettant le transfert sous atmosphère de la charge avant son immersion dans le liquide de trempe (huile) contenu dans le bac. Un écran mobile 70 assure la protection de l'atmosphère du sas de transfert 18, lors d'une opération de trempe. Ce module comporte un ascenseur, constitué d'une cage élévatrice 72, en profilé rigide, dont la plateforme reçoit la charge, et qui se déplace entre des colonnes de guidage. L'ascenseur est suspendu à un vérin hydraulique 74, disposé en partie supérieure. La charge, en fin de chauffage, est transférée du four à haute température sur la plateforme de la cage élévatrice 72, où elle est maintenue en position d'attente dans le sas de trempage 68. Elle est ensuite amenée dans le bac de trempe 16, grâce au déplacement de l'ascenseur, et, en fin de trempe, l'ascenseur est remonté, pour permettre l'évacuation de la charge après égouttage.The
Le chauffage de l'huile de trempe est assuré par des thermo-plongeurs électriques 76, disposés de part et d'autre de la turbine 78 qui réalise le brassage du bain d'huile. L'huile est aspirée en partie haute du bac et refoulée en partie basse par l'intermédiaire des conduits 80, débouchant sous la charge maintenue sur la plateforme de l'ascenseur 72, un jeu de déflecteurs assurant la répartition. Le refroidissement de l'huile est obtenu par une circulation forcée d'air à l'extérieur du bac de trempe. La totalité du bac est munie d'ailettes et d'une virole calorifugée 82, délimitant une gaine 84 dans laquelle circule l'air de refroidissement. La circulation de l'air est assurée par un groupe moto- ventilateur centrifuge 86, placé à la partie supérieure du bac, l'air pénétrant dans la gaine 84 par l'orifice 90 et étant évacué par l'orifice 88, ménagé dans la virole 82.Heating of the quenching oil is ensured by electric immersion heaters 76, arranged on either side of the turbine 78 which mixes the oil bath. The oil is sucked at the top of the tank and discharged in the lower part via the
Le module bac de trempe comporte par ailleurs les équipements classiques tels que : système de filtration de l'huile ; dispositif de contrôle automatique de niveau ; moyens de régulation de la température de l'huile de trempe, et système de mise en action de la turbine de brassage 78. Ce dernier système peut être équipé d'une temporisation, permettant :
- - de tremper la charge dans un grand volume d'huile Calme, par exemple en effectuant un refroidissement de la charge jusqu'à 600°C environ ; pendant cette période, l'élévation, moyenne de la température de l'huile est de 10°C ; et,
- - de démarrer le brassage de l'huile environ 15 secondes plus tard.
- - soak the load in a large volume of calm oil, for example by cooling the load to around 600 ° C; during this period, the average rise in oil temperature is 10 ° C; and,
- - start brewing the oil about 15 seconds later.
On a vu ci-dessus que le sas commun 18 permettait le transfert des charges 22 entre les fours 12 et 14, et entre le four à haute température 14 et le bac de trempe 16. Ce sas est pourvu d'un mécanisme de transfert longitudinal, qui assure deux fonctions :
- - le transfert d'une
charge 22 depuis le sas d'enfournement 18' jusque sur la sole 38 du four à basse température 12 ; - - le transfert d'une
charge 22 de la sole 38 du four à basse température à la sole 40 du four à haute température.
- - The transfer of a
load 22 from the airlock 18 'to the bottom 38 of thelow temperature oven 12; - - The transfer of a
load 22 from the bottom 38 of the low temperature oven to the bottom 40 of the high temperature oven.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur le dessin, ce mécanisme de transfert longitudinal est constitué de deux chaînes sans fin 92,92', disposées de chaque côté du sas, qui entraînent un chariot guidé 94 selon un mouvement de translation alternatif. A chacune des fonctions ci-dessus est associée une barre de poussée, telle que 96, 96', qui est disposée dans les chariots à l'aide de vérins latéraux, chaque barre étant relevée, afin de libérer les chariots, dès que le mouvement correspondant à la fonction réalisée est effectué. Cette disposition permet d'effectuer tous les déplacements des charges par une traction sur les chaînes 92, 92'. L'entraînement des chaînes est effectué à l'aide d'un moteur, par exemple hydraulique.In the embodiment shown in the drawing, this longitudinal transfer mechanism consists of two
L'installation comporte en outre des moyens de transfert des charges entre le four à haute température 14 et le bac de trempe. Dans cet exemple de réalisation, pour limiter l'encombrement général de l'installation, ces moyens sont réalisés sous la forme d'un mécanisme à ciseaux hydraulique 98, à fonctionnement horizontal et à commande par vérin hydraulique, la tête de poussée de ce mécanisme glissant sur les rails supportant le plateau sur lequel repose la charge (Fig. 2). On notera que, selon l'invention, ces mécanismes fonctionnent dans une zone froide de l'installation, les carters de protection étant démontables afin de permettre de réaliser les opérations d'entretien de l'extérieur de l'installation.The installation also comprises means for transferring the charges between the high-
On prévoit le même système que décrit ci-dessus pour effectuer le transfert des charges de l'enceinte contenant le bac de trempe 16 vers le sas de défournement 100. Ce système a été désigné par la référence 108, et il est de préférence du type à ciseaux hydraulique, identique au système 98.The same system is provided as described above for transferring the charges from the enclosure containing the quenching
Le sas de défournement 100 est de conception similaire au sas 18' d'enfournement décrit ci-dessus. Il est conçu de façon à limiter au minimum la pollution du gaz de protection maintenu dans le sas commun 18, et, à cet effet, l'évacuation de la charge s'effectue par sa partie inférieure. Ce sas 100 comporte donc une porte étanche 102, placée à la partie supérieure d'une table élévatrice 104, déplacée par tout moyen approprié, tel qu'un vérin 106 par exemple. Sur la Figure 4, on a représenté la table élévatrice 104 en position haute (traits pleins) et en position basse (traits mixtes). La charge provenant du module de trempe est ainsi délivrée à la table d'évacuation 20. Celle-ci est de conception identique à la table de chargement 10 décrite ci-dessus.The
De la lecture de la description qui précède, on comprend que l'installation objet de l'invention fonctionne de la façon suivante ; .From reading the above description, it will be understood that the installation which is the subject of the invention operates in the following manner; .
- a) amenée des pièces à traiter, disposées sur leurs plateaux, sur la table de chargement 10 ;a) brought parts to be treated, arranged on their trays, on the loading table 10;
-
b) transfert des charges, de préférence quatre par quatre, dans le sas d'enfournement 18',grâce au système d'enfournement à cliquets 28 et à la table élévatrice 34 ;b) transfer of the loads, preferably four by four, into the airlock 18 ', thanks to the
ratchet charging system 28 and to the lifting table 34; -
c) transfert des charges sur la sole du four basse température 12, grâce au système de barres 96 et du chariot 94, puis introduction dans le four 12, grâce au vérin 42 ;c) load transfer to the bottom of the low-
temperature oven 12, using the system ofbars 96 and thecarriage 94, then introduction into theoven 12, thanks to thejack 42; -
d) traitement dans ce four 12 ;d) treatment in this
oven 12; -
e) transfert vers le four 14, par l'intermédiaire du système barres 96- chariot 94 et de la sole mobile 40 de ce four 14 ;e) transfer to the
oven 14, via the bar system 96 -carriage 94 and themovable floor 40 of thisoven 14; -
f) traitement dans le four 14 ;f) treatment in the
oven 14; -
g) transfert du four 14 au bac de trempe 16, par l'intermédiaire du système de transfert 98, la sole du four 14 ayant été amenée en position basse ;g) transfer from the
oven 14 to the quenchtank 16, via thetransfer system 98, the bottom of theoven 14 having been brought to the low position; - h) trempe de la charge ;h) quenching of the charge;
-
i) évacuation du bac de trempe, et défournement du sas par le système 98 et la table élévatrice 104 ;i) evacuation of the quenching tank, and discharge of the airlock by the
system 98 and the lifting table 104; - j) livraison des charges traitées sur la table de réception 20.j) delivery of loads processed on the receiving table 20.
L'installation décrite ci-dessus peut être complétée par l'addition des équipements supplémentaires suivants, qui permet de doubler la production (voir la Figure 1) :
- - une table de chargement 10' ;
- - un sas commun 18', équipé de ses mécanismes de manutention des charges, comme décrit ci-dessus, ce sas supplémentaire étant raccordé au
sas 18 de façon étanche, afin de constituer une seule enceinte ; - - un module four basse température 12' ; et,
- - un module four haute température 14'.
- - a 10 'loading table;
- - A common airlock 18 ', equipped with its load handling mechanisms, as described above, this additional airlock being connected to the
airlock 18 in a sealed manner, in order to constitute a single enclosure; - - a 12 'low temperature oven module; and,
- - a high temperature oven module 14 '.
Parmi les avantages apportés par l'invention, on peut citer notamment :
- - une très grande souplesse, en ce qui concerne les traitements thermiques sous atmosphère, grâce aux fours à atmosphère séparées ;
- - possibilité d'utiliser plusieurs systèmes de trempe, grâce à la conception modulaire de l'installation ;
- - possibilité d'effectuer des cycles thermiques rapides, étant donné que l'on maîtrise les atmosphères entre les différents fours de traitement.
- - great flexibility with regard to heat treatments in an atmosphere, thanks to ovens with separate atmospheres;
- - possibility of using several quenching systems, thanks to the modular design of the installation;
- - possibility of carrying out rapid thermal cycles, given that the atmospheres between the different treatment ovens are controlled.
Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes.It remains to be understood that this invention is not limited to the embodiments described and shown, but that it encompasses all variants thereof.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
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EP86401201A Withdrawn EP0209408A1 (en) | 1985-06-25 | 1986-06-04 | Apparatus for thermochemical treatments at various temperatures and atmospheres, especially for car manufacturing |
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