Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken in einem Ofen mit mehreren Kammern oder Zonen, unter denen sich eine Abkühlkammer oder - zone befindet, bei dem die wärmebehandelten Werkstücke in direktem Wärmetausch mit einem Kühlfluid in der Abkühlkammer oder -zone auf für sie unschädliche Temperaturen abgekühlt werden, wobei das Kühlfluid seinerseits durch indirekten Wärmetausch mit einem in flüssigem Zustand befindlichen Kryogas gekühlt wird.

[0002] Auf diese weise werden beispielsweise metallische Werkstücke oder auch oxidierbare Bestandteile enthaltende Materialien wie Ton- oder Keramikwaren behandelt.

[0003] Beim Brennen von Ton- oder Keramikwaren werden deren organische Bestandteile oxidiert. Zu diesem Zweck werden die Waren zunächst von Umgebungstemperatur auf Temperauren zwischen ca. 870 K und 1170 K erhitzt, wobei der Kohlenstoff der Waren durch Sauerstoff im Ofen oxidiert wird. Danach werden die Waren in eine i Brennerzone weiter erhitzt. Anschließend werden die Waren in einer Kühlzone abgekühlt.

[0004] Bei der Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken ist es üblich, die Werkstücke vor dein Verlassen der Wärmebehandlungsanlage abzukühlen. Diele Abkühlung erfolgt üblicherweise mit einem Fluid, beispielsweise Inertags oder Öl, das den Werkstücken die Wärme entzieht. Bei einer Wärmebehandlung unter Schutzgas muß auch die Abkühlung unter Schutzgas erfolgen. In diesem Fall ist das Schutzgas gleichzeitig das Fluid. Als Schutzgas eignet sich beispielsweise Stickstoff.

[0005] Es ist bekannt, Stickstoff als Kryomedium in flüssiger Form zu speichern, nach der Entnahme in einem Verdampfer im Wärmetausch mit Luft zu verdampfen und den verdampften Stickstoff in den Ofen einzuleiten. Um nicht nur die Wärmekapazität des kalten Gases nutzen zu können, sondern auch die für die Verdampfung des flüssigen Stickstoffs erforderliche Wärme nicht der Luft, sondern den zu kühlenden Werkstücken entziehen zu können, ist es beim Blankglühen metallischer Werkstücke in einer Stickstoffatmosphäre bereits bekannt, Stickstoff in flüssiger Form im Bereich der Kühlstrecke auf die Werkstücke zu sprühen z. B. EP-A-10 106 113.

[0006] Auch dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile. Bei der direkten Eindüsung von flüssigem Stickstoff in einen Wärmebehandlungsofen besteht die Gefahr der Beschädigung von Teilen der Ofenanlage durch Unterkühlung, da die Teile des Ofiens zwar aus hitzebeständigem, in der Regel jedoch nicht aus kaltzähem Material bestehen. Weiterhin kann es bei der Direkteinsprühung zu Verunreinigungen der Ofenatmosphäre kommen. Außerdem besteht die Gefahr, daß infolge des Leidenfrost-Effektes Flüssigkeitstropfen nicht sofort verdampfen. Diese Tropfen können in Bereiche des Ofens gelangen, in denen eine Abkühlung nicht erwünscht ist. Schließlich ist es bei manchen Öfen erforderlich, Schutzgas in den Innenraum von Schleusen, die sich am Ofeneingang und Ofenausgang befinden, einzuleiten. In diese Schleusen kann das Schutzgas nicht in flüssigem Zustand eingeleitet werden. Die in die Schleusen einzuleitende Schutzgasmenge kann z.B. über 70 % der gesamten Schutzgasmenge betragen. Dieser Anteil muß auf herkömmliche Weise, d.h. durch Verdampfen im Wärmetausch mit Luft hergestellt werden.

[0007] Darüber hinaus ist aus der GB-PS-1 452 062 ein Wärmebehandlungsverfahren mit einem Vakuumkammerofen bekannt, bei dem Metall in einer Behandlungskammer unter Vakuum erhitzt wird und anschließend zur Kühlung ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel in die Behandlungskammer eingeführt wird um das Metall abzuschrecken und zu einer Temperatur unter - 80°C zu kühlen. Dabei wird auch vorgeschlagen, das gasförmige Kühlmittel vor dem Einleiten in den Ofen in indirektem Wärmetausch außerhalb des Ofens mit einem flüssigen, tiefkalten Kryomedium zu kühlen, wobei das verdampfte Kryomedium nach seiner Nutzung als Kältelieferant abgelassen wird.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem einerseits ein tiefkaltes Medium zur Abkühlung von Werkstücken angewendet wird und andrerseits die Nachteile der direkten Eindüsung eines tiefkalten verflüssigten Kryogases in eine Ofenanlage ausgeschlossen sein sollen und darüber hinaus - trotz der Verwendung des tiefkalten Kryomediums zum Abkühlen - eine besonders gute Wirtschaftlichkeit bestehen soll.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindinsgemäß dadurch gelöst, daß der indirekte Wärmetausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kryomedium in der Abkühlkammer oder -zone selbst durchgeführt wird und das dabei verdampfte Kryomedium in den gleichen Wärmebehandlungsofen oder in einen benachbarten Ofen als Schutzgas und/oder Spülgas und/oder Kühlfluid eingeleitet wird und somit neben des Kälte des Kryomediums auch das Medium an sich genutzt wird. Erfindungsgemäß wird ein verflüssigtes Kryomedium verwendet, d.h. ein Medium, das bei Umgebungsdruck bei tiefen Temperaturen siedet, beispielsweise verflüssigter Stickstoff. Dieses Kryomedium wird in flüssiger Form in indirekten Wärmetausch mit dem zum Kühlen der wärmebehandelten Werkstücke dienenden Fluid gebracht, wobei das Medium verdampft. Der indirekte Wärmetausch zwischen dem verflüssigten Kryomedium und Fluid erfolgt zweckmäßigerweise in dem Ofenbereich, in dem die Werkstücke durch das Fluid gekühlt werden. Dieser Ofenbereich kann beispielsweise die Kühlstrecke eines Durchlaufofens, die Kühlgrube eines Topfofens, der Schnellkühler eines Vakuum- oder Haubenofens oder das Ölbad eines Härteofens sein. In den angegebenen Beispielen ist das zur Kühlung dienende Fluid entweder ein Gas oder Öl.

[0010] Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird grundsätzlich die gesamte zur Verdampfung des Kryomediums erforderliche Wärme dem Fluid und damit den zu kühlenden Werkstücken entzogen. Es erfolgt jedoch kein direkter Wärmetausch zwischen verflüssigtem Kryomedium und dem Werkstücken. Vielmehr wird dieses Fluid durch indirekten Wärmetausch mit dem Kryomedium gekühlt, das seinerseits dann den Werkstücken die Wärme entzeiht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Beschädigungen von Ofenbauteilen durch Unterkühlung ausgeschlossen. Dennoch erfolgt eine intensive Kühlung des Fluids und damit auch der Werkstücke, da das Kryomedium beim indirekten Wärmetausch bei einer tiefen Temperatur siedet und große Wärmemengen aufnehmen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es somit grundsätzlich die gesamte zur Verdampfung des verflüssigten Kryomedium erforderliche Wärme den wärmebehandelten Werkstücken zu entziehen. Ein zusätzlicher Luftverdampfer ist nicht erforderlich. Aufgrund der intensiven Kühlung ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine besonders rasche Kühlung. Eine Verunreinigung der Ofenatmosphäre, die bei der Direkteinsprühung von flüssigem Kryomedium auftritt, findet beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht statt. Das vorgeschlagene Verfahren hat z. B. bei Härteöfen den Vorteil, daß der üblicherweise verwendete Wasserkühler für die Kühlung des Ölbades entfallen kann. Durch diese Maßnahme wird die Explosionsgefahr beseitigt die im Fall von Undichtheiten durch Eintritt von Wasser in das heiße Öl entsteht.

[0011] Darüber hinaus wird erfindungsgemäß zur Kühlung des Fluids ein Kryomedium gewählt, daß nach der Verdampfung im Wärmetausch mit dem Fluid in Wärmebehandlungen weiterverwendet werden kann. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders wirtschaftliches Verfahren und es kann das verdampfte Kryomedium in dem Ofen weiterverwendet werden, in dem es verdampft wurde. Dabei wird das verdampfte Kryomedium in den Glühraum eines Ofens eingeleitet ein Teilstrom des Gases auch im Kühlbereichungewendet. Da in einem Betrieb für die Wärmebehandlung von Werkstücken in der Regel mehrere Öfen gleichzeitig betrieben werden hat es sich ebenso als zweckmäßig erwiesen das beim indirekten Wärmetausch verdampfte Kryomedium in einen dieser Öfen zu leiten.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt besondere Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren, wenn ein Ofen mit Schleusen verwendet wird und diesen Gas zuzuführen ist. Mußte bei herkömmlichen Verfahren die für die Schleusen bestimmte Menge an Kryomedium im Wärmetausch mit Luft verdampft werden, so gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch, diese Menge zuerst zur intensiven Kühlung der Werkstücke einzusetzen.

[0013] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Kryomedium flüssiger Stickstoff oder verflüssigtes Argon eingesetzt. Diese Gase werden beispielsweise bei Wärmebehandlungen metallischer Werkstücke eingesetzt.

[0014] Nach einer anderen Variante der Erfindung wird mit Vorteil Sauerstoff als Kryomedium verwendet. Sauerstoff kann beispielsweise bei der Wärmebehandlung von Werkstücken aus Ton oder Keramik eingesetzt werden.

[0015] Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in Anspruch 4 gekennzeichnet. Innerhalb der Abkühlkammer oder -zone sind ein oder mehrere Wärmetauscher mit einem Kanal oder mehreren Kanälen angeordnet, wobei der Eingang dieses Kanals bzw. dieser Kanäle an einen Vorratsbehälter für ein in flüssiger Form vorliegendes Kryomedium angeschlossen ist und sich am Ausgangs dieses Kanals bzw. der Kanäle eine leitung zur Weiterleitung des verdampften Kryomediums in den gleichen oder einen benachbarten Ofen anschließt. Auf diese Weise ist das gesamte verflüssigte Kryomedium durch den bzw. die Wärmetauscher leitbar.

[0016] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb der Abkühlkammer oder -zone zwei oder mehrere Wärmetauscher derart angeordnet, daß das Glühgut gleichmäßig von wenigstens zwei Seiten her gekühlt wird. In dieser Ausgestaltung wird ein Verzug von wärmebehandelten Werkstücken durch eine bessere Temperaturverteilung vermieden.

[0017] Um das Gas innerhalb des Ofens weiterverwenden zu können, ist nach einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Ausgang des Kanals an eine in (bzw. der Kanäle) die Glühzone des Ofens mündende Leitung schlossen. Auf diese Weise kann das gesamte verdampfte Kryomedium in den Glühraum geleitet werden. Soll jedoch das Kryomedium oder wenigstens eine Teilmenge Kryomediums innerhalb der Kühlstrecke in den Ofen geleitet werden, so ist es zweckmäßig, wenn nach einer Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Gaseindüsvorrichtung an den Kanalausgang bzw. an die Kanalausgänge oder an die den Kanalausgang (die Kanalausgänge) mit der Glühzone verbindende Leitung im Bereich der Kühlzone angeschlossen ist.

[0018] Bei einem Ofen mit je einer Schleuse am Ofeneingang und Ofenausgang hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung von der an den Kanalausgang (die Kanalausgänge) angeschlossenen Leitung zwei Leitungen abzweigen, von denen jeweils eine in eine der beiden Schleusen mündet.

[0019] Dient Öl als kühlendes Fluid, so ist in einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Wärmetauscher innerhalb des Ölbades angeordnet.

[0020] Im folgenden soll anhand schematischer Skizzen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden, in dem metallische Werkstücke einer Wärmebehandlung unterzogen werden sollen:

In den Figuren 1 und 2 ist jeweils schematisch

ein Durchlaufofen dargestellt.

In Figur 3 ist ein Kammerofen dargestellt.

[0021] Der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte Ofen ist in drei Teile gegliedert: An eine Einlaufstrecke 2 schließt sich der eigentliche Glühraum 1 und nachfolgend eine Kühlzone 3 an. Die nichtdargestellten Werkstücke durchwandern den Ofen in Richtung der Pfeile 4. Erfindungsgemäß ist im Bereich der Kühlzone ein Wärmetauscher 5 mit einem Kanal für ein flüssiges Kryomedium angeordnet. An diesen Kanal ist eine Leitung 7 angeschlossen, die mit einem nichtdargestellten isolierten Vorratsbehälter für verflüssigtes Kryomedium beispielsweise verflüssigten Stickstoff, in Verbindung steht. Am anderen Ende des Wärmetauscherkanals ist eine Leitung 8 angeschlossen die in den Glühraum 1 mündet. Eine Eindüsvorrichtung 9, über die verdampftes Kryomedium in die Kühlzone eingeleitet werden kann, ist lediglich schematisch angedeutet. Diese Eindüsvorrichtung 9 zweigt von Leitung 8 unmittelbar nach dem Ausgang des Wärmetauscherkanals ab.

[0022] Bei der Wärmebehandlung durchwandern die Werkstücke zunächst die Einlaufstrecke 2, in der sie erwärmt werden. Im Glühraum erreichen sie eine maximale Temperatur, die in der Kühlstrecke wieder auf ein Niveau abgesenkt werden muß, bei dem eine Oxidation der Werkstücke nicht mehr erfolgen kann. Um eine Oxidation der Werkstücke innerhalb des Ofens zu vermeiden, findet die Wärmebehandlung einschließlich Abkühlung der Werkstücke unter einer Schutzgasatmosphäre statt. Diese wird beim erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt hergestellt: Aus dem Vorratsbehälter wird über ein nichtdargestelltes Entnahmesystem flüssiger Stickstoff in Leitung 7 eingespeist. Der flüssige Stickstoff durchströmt Wärmetauscher 5, der der im Ofen herrschenden relativ hohen Temperatur ausgesetzt ist. Dabei verdampft der flüssige Stickstoff. Der verdampfte Stickstoff verläßt Wärmetauscher 5 und strömt über Leitung 8 direkt in den Glühraum 1. Ein Teil des Stickstoffs kann aber auch über Eindüsvorrichtung 9 direkt in die Kühlzone 3 eingeleitet werden. Im Ofen und damit auch innerhalb der Kühlzone herrscht folglich eine aus Stickstoff bestehende Schutzgasatmosphäre. Dieser Stickstoff wirkt in der Kühlzone 3 als kühlendes Fluid. Beim Durchlaufen der Kühlzone 3 werden die Werkstücke in direktem Wärmetausch mit dem in der Kühlstrecke strömenden Stickstoff abgekühlt. Über Wärmetauscher 5 wird wiederum der Stickstoff im indirekten Wärmetausch mit verdampfendem Stickstoff gekühlt.

[0023] Gegenüber Figur 1 unterscheidet sich der in Figur 2 schematisch dargestellte Ofen in zwei Punkten: Gestrichelt ist ein weiterer Wärmetauscher angedeutet, der ebenfalls mit flüssigem Stickstoff versorgt wird und zur Kühlung der Werkstücke dient. Durch die Anordnung eines zweiten Wärmetauschers können die Werkstücke von zwei Seiten her, d.h. gleichmäßiger gekühlt werden. Die Wärmetauscher 5 und 6 können beispielsweise so angeordnet sein, daß sich Wärmetauscher 5 oberhalb und Wärmetauscher 6 unterhalb der Werkstücke befindet. Ein Verzug der Werkstücke durch ungleichmäßige Kühlung wird auf diese Weise ausgeschlossen. Eine noch bessere Temperaturverteilung kann durch Anordnung weiterer Wärmetauscher erzielt werden.

[0024] In diesem Ausführungsbeispiel soll der Ofen eine Eingangsschleuse 12 und eine Ausgangsschleuse 13 besitzen. In die Schleusen mündet eine Zweigleitung 10 bzw. eine Zweigleitung 11. Beide Zweigleitungen 10, 11 sind an die vom Wärmetauscher 5 kommende Leitung 8 angeschlossen. Stickstoff zur Spülung der Schleusenkammern wird in flüssiger Form dem Vorratsbehälter entnommen, in Wärmetauscher 5 verdampft und über die Zweigleitungen 10, 11 in die jeweiligen Schleusen 12, 13 geleitet.

[0025] In dem in Figur 3 schematisch dargestellten Kammerofen 18 wird als Fluid Öl verwendet. Wärmebehandelte, d.h gehärtete Werkstücke werden in einem Ölbad 19 abgeschreckt. Zur Kühlung des Ölbades dient ein Wärmetauscher 5, der wie in den übrigen Ausführungsbeispielen, über Leitung 7 an einen Vorratsbehälter für flüssigen Stickstoff angeschlossen ist. Beim Durchströmen des Wärmetauschers 5 wird der Stickstoff verdampft und anschließend über Leitung 8 in den Kammerofen 18 geleitet.

[0026] Wird flüssiger Stickstoff durch flüssigen Sauerstoff ersetzt, so können z. B. auch Ton- und Keramikwaren in der anhand der Figuren 1 bis 4 geschilderten Weise behandelt werden.

[0027] Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße verfahren ein besonders rasches Abkühlen von wärmebehandelten Werkstücken erlaubt, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der Ofenanlage besteht.

Ansprüche

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Werkstücken in einem Ofen mit mehreren Kammern oder Zonen, unter denen sich eine Abkühlkammer oder-Zone befindet, bei dem die wärmebehandelten Werkstücke in direktem Wärmetausch mit einem Kühlfluid in der Abkühlkammer oder - Zone auf für sie unschädliche Temperaturen abgekühlt werden, wobei das Kühlfluid seinerseits durch indirekten Wärmetausch mit einem in flüssigem Zustand befindlichen Kryogas gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der indirekte Wärmetausch zwischen dem Kühlfluid und dem Kryomedium in der Abkühlkammer oder-Zone selbst durchgeführt wird und das dabei verdampfte Kryomedium in den gleichen Wärmebehandlungsofen oder in einen benachbarten Ofen als Schutzgas und/oder Spülgas und/oder Kühlfluid eingeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Kryomedium Flüssigstickstoff oder Flüssigargon verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiges Kryomedium Flüssigsauerstoff verwendet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem Wärmebehandlungsofen mit mehreren Kammern oder Zonen, unter denen sich eine Abkühlkammer oder -Zone befindet, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Abkühlkammer oder Zone (3) ein oder mehrere Wärmetauscher mit einem oder mehreren Kanälen angeordnet ist bzw. sind, wobei der Eingang dieses Kanals bzw. dieser Kanäle mit einem Vorratsbehälter mit flüssigem Kryomedium verbunden ist bzw. sind und sich am Ausgang dieses Kanals bzw. der Kanäle eine Leitung (8) zur Weiterleitung des verdampften Kryomediums in den gleichen oder einen benachbarten Ofen anschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Abkühlkammer oder -Zone (3) zwei oder mehrere Wärmetauscher (5, 6) derart angeordnet sind, daß das Glühgut gleichmäßig von wenigstens zwei Seiten her gekühlt wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kanals bzw. der Kanäle des oder der Wärmetauscher an eine in die Glühzone mündende Leitung (8) angeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kühlzone eine Gaseindüsvorrichtung (9) an wenigstens einen Kanalausgang oder an die Leitung (8) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Kanalausgang bzw. die Kanalausgänge der Wärmetauscher (5, 6) angeschlossene Leitung (8) über je eine Zweigleitung (10, 11) in die am Ofeneingang und am Ofenausgang angeordneten Schleusen (12, 13) mündet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 mit einem Ölbad als Abkühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher zur Verdampfung des verflüssigten Kryomediums im Ölbad angeordnet ist.

Claims

1. A process for the thermal treatment of workpieces in a furnace comprising a plurality of chambers or zones beneath which is arranged a cooling chamber or zone, wherein the thermally treated workpieces are cooled in direct heat exchange with a cooling fluid in the cooling chamber or zone to temperatures which are harmless to them, the cooling fluid itself being cooled by indirect heat exchange with a cryogenic gas in the liquid state, characterised in that the indirect heat exchange between the cooling fluid and the cryogenic medium takes place in the cooling chamber or zone itself and that the vaporised cryogenic medium is introduced into the same thermal treatment furnace or an adjacent furnace as shield gas and/or flushing gas and/or cooling fluid.

2. A process as claimed in Claim 1, characterised in that liquid nitrogen or liquid argon is used as the liquid cryogenic medium.

3. A process as claimed in Claim 1, characterised in that liquid oxygen is used as the liquid cryogenic medium.

4. A device for executing the process claimed in one of Claims 1 to 3, comprising a thermal treatment furnace with several chambers or zones beneath which is arranged a cooling chamber or zone, characterised in that inside the cooling chamber is/are arranged one or more heat exchanger(s) with one or more channels, where the input of this channel/these channels is/are connected to a feed container for the liquid cryogenic medium and the output of this channel/these channels is adjoined by a line (8) for the further transport of the vaporised cryogenic medium into the same furnace or an adjacent furnace.

5. A device as claimed in Claim 4, characterised in that inside the cooling chamber or zone (3) two or more heat exchangers (5, 6) are arranged in such a manner that the annealed product is cooled uniformly from at least two sides.

6. A device as claimed in one of the Claims 4 or 5, characterised in that the output of the chan- nel/channels of the heat exchanger/exchangers is connected-to a pipeline (8) which leads into the annealing zone.

7. A device as claimed in one of the Claims 4 to 6, characterised in that in the region of the cooling zone a gas injection device (9) is connected to at least one channel output or to the pipeline (8).

8. A device as claimed in one of the Claims 4 to 7, characterised in that the pipeline (8) which is connected to the channel output/outputs of the heat exchangers (5, 6) leads via a respective branch line (10, 11) into the sluices (12, 13) which are arranged at the furnace input and the furnace output.

9. A device as claimed in one of the Claims 4 to 8, comprising an oil bath as a cooling device, characterised in that the heat exchanger is arranged in the oil bath for the vaporisation of the liqui- fied cryogenic medium.

Revendications

1. Procédé de traitement thermique de pièces dans un four comportant plusieurs chambres ou zones parmi lesquelles se trouve une chambre ou zone de refroidissement, dans lequel, les pièces traitées thermiquement sont refroidies à des températures non nuisibles pour elles dans la chambre ou zone de refroidissement en échange de chaleur direct avec un fluide réfrigérant, le fluide réfrigérant étant à son tour refroidi par échange de chaleur indirect avec un gaz cryogénique à l'état liquide, caractérisé en ce que l'échange de chaleur indirect entre le fluide réfrigérant et le fluide cryogénique est réalisé dans la chambre ou zone de refroidissement ellemême et en ce que le fluide cryogénique ainsi évaporé est introduit dans le même four de traitement thermique ou dans un four voisin, pour servir de gaz de protection et/ou gaz de balayage et/ou de fluide réfrigérant.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme fluide cryogénique liquide de l'azote liquide ou de l'argon liquide.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme fluide cryogénique liquide de l'oxygène liquide.

4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, constitué d'un four de traitement thermique comportant plusieurs chambres ou zones, parmi lesquelles se trouve une chambre ou zone de refroidissement, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs échangeurs de chaleur à un ou plusieurs canaux sont disposés à l'intérieur de la chambre ou zone de refroidissement (3), l'entrée de ce canal ou de ces canaux étant reliée à un réservoir de fluide cryogénique liquide, et en ce qu'une conduite (8) pour la poursuite du transport du fluide cryogénique évaporé dans le même four ou dans un four voisin se raccorde à la sortie du canal ou des canaux.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de la chambre ou zone de refroidissement (3) sont disposés deux ou plusieurs échangeurs de chaleur (5, 6) de manière à ce que les articles chauffés au rouge soient refroidis de façon régulière d'au moins deux côtés.

6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que la sortie du canal ou des canaux du ou des échangeurs de chaleur est reliée à une conduite (8) débouchant dans la chambre rayonnante.

7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, dans la région de la zone de refroidissement, un dispositif de pulvérisation de gaz (9) est relié à au moins une sortie de canal ou à ladite conduite (8).

8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que la conduite (8) reliée à la sortie du canal ou aux sorties de canaux des échangeurs de chaleur (5, 6) débouche par une conduite de branchement (10, 11) dans des écluses (12, 13) disposées à l'entrée et à la sortie du four.

9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8 comportant un bain d'huile comme dispositif de refroidissement, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur pour l'évaporation du fluide cryogénique liquide est disposé dans le bain d'huile.

Zeichnung