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RÉSUMÉ
Les fours électriques à résistances sont d’un emploi universel dans l’industrie. Il est donc difficile de donner une vision exhaustive de leurs utilisations industrielles. Les exemples fournis ici sont donc forcément limités : les installations choisies restent classiques et représentatives des équipements utilisés pour conduire les processus courants des différents secteurs industriels. Pour conclure, des données économiques sont présentées concernant la répartition des fours électriques par tranche de puissance et forme d’énergie, mais aussi par secteurs d’activité.
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Claude OBERLIN : Ingénieur Sénior SEE
INTRODUCTION
avec la collaboration de Alain GIRAULT, Richard JAUME et Marianne LE BOULCH, d’EDF Division Recherche et Développement
Le choix dans l’industrie d’une installation de chauffage pour élaborer ou traiter des produits passe toujours par un bilan technico-économique complet permettant de comparer les différents procédés techniques applicables. Le fait de se contenter trop souvent de comparer uniquement les coûts énergétiques du processus de chauffage peut condamner a priori l’utilisation de l’énergie électrique. Or, les nombreux procédés électrothermiques adoptés par les industriels continuent à se développer néanmoins grâce aux facteurs suivants : très bon rendement énergétique, augmentation de la productivité, amélioration des conditions de travail, qualité élevée et constance des produits fabriqués, moindre pollution de l’environnement, prix de revient compétitif...
Dans les dossiers Fours électriques à résistances- Présentation générale et Fours électriques à résistances- Technologies de mise en œuvre, on a montré que la gamme des fours était très étendue, leurs fonctions habituelles pouvant aller du réchauffage des métaux avant formage aux traitements de surface. Les formes d’énergie utilisées dans les fours sont très diverses (fuel, combustibles solides, gaz, combustibles spéciaux, électricité, ...) et en concurrence pour la plupart des applications. La puissance des équipements thermiques dans l’industrie influence le choix des énergies de façon très marquée. L’électricité reste en situation de quasi-monopole pour les commandes de puissance supérieures à 100 kW, lesquelles occupent 24 % du marché total en 2005 (au lieu de 15 % en 2004). Pour les autres matériels, elle maintient sa part de marché entre 10 et 20 %. Elle talonne le gaz naturel sauf sur le segment des marchés de plus de 200 kW.
Les fours électriques à résistances sont d’un emploi universel dans l’industrie. Il est donc difficile de donner une vision exhaustive de leurs utilisations industrielles. Les exemples fournis dans ce dossier sont donc forcément limités : les installations choisies restent classiques et représentatives des équipements utilisés pour conduire les processus courants des différents secteurs industriels.
Le lecteur trouvera en les données économiques concernant la répartition des fours électriques par tranche de puissance et forme d’énergie, mais aussi par secteurs d’activité.
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8. Nouvelles perspectives
Dans le domaine du chauffage à des températures relativement basses (< 400 ˚C), les résistances sérigraphiées commencent à se développer.
Les résistances sérigraphiées sont des éléments chauffants ultraplats fabriqués par la technique de sérigraphie sur support acier. Ces résistances fonctionnent sous 230 V et jusqu’à des températures de 400 ˚C.
La fabrication d’éléments chauffants sérigraphiés est effectuée dans un environnement propre (au moins de classe 10000). L’équipement de base nécessite une machine de sérigraphie haute précision, un équipement de séchage et un four tunnel possédant un profil de température parfaitement régulé et une atmosphère (air) dont la pureté et le débit sont contrôlés. L’acier doit être propre et sec, les opérateurs ne devant le manipuler qu’avec des gants afin d’éviter toute pollution de sa surface. Aucune préparation n’est nécessaire avant la sérigraphie de la première couche d’isolant.
Trois couches de ce diélectrique, cuites séparément, sont appliquées, afin d’obtenir une épaisse totale d’au moins 80 µm. Cette épaisseur est suffisante pour procurer la rigidité diélectrique nécessaire pour supporter les tensions de claquage exigées (1 500 V). L’élément résistif est alors sérigraphié sur le diélectrique. Le choix de la résistivité et du coefficient de variation en température de la résistance peut être effectué selon la tension d’alimentation, la puissance désirée et le dessin de la piste. L’alliage argent-palladium, sérigraphié sur les extrémités de la piste résistive, procure des plots de forte conductivité sur lesquels des contacts électriques peuvent être réalisés. Cet ensemble est alors protégé vis-à-vis de l’environnement par une couche diélectrique dont la cuisson est effectuée en même temps que celle de la piste résistive et des contacts.
Les avantages de cette nouvelle technologie sont multiples :
-
compacité : l’épaisseur des éléments est de quelques millimètres (épaisseur classique : 1,5 mm) ;
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faible inertie : l’épaisseur faible des éléments...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ORFEUIL (M.) - Électrothermie industrielle - . Éditions Dunod.
-
(2) - Les fours industriels à résistances électriques - . Collection Electra, Dopée 85 Diffusion.
-
(3) - Guide de l’ingénierie des réseaux internes d’usine - . Collection Electra, Dopée 85 Diffusion.
-
(4) - Les applications industrielles récentes et innovantes dans le domaine des fours électriques - . Journée d’étude de la Société Française des Thermiciens, 6 octobre 1999.
-
(5) - Applications industrielles des fours électriques - . Revue de l’Électricité et de l’Électronique, no 10, Novembre 2000, p. 75 à 101.
-
(6) - Progrès et essor des fours à résistances - . Note EDF HE 15/W2656,...
ANNEXES
1 Constructeurs de fours français
HAUT DE PAGE
2 Fournisseurs d’éléments chauffants
ACIM JOUANIN S.A. [email protected]
CERHEC [email protected]
KANTHAL http://www.kanthal.com
RESCAL http://www.rescal.com
VULCANIC http://www.vulcanic.com
HAUT DE PAGE3 Centres Techniques Industriels
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