Four de coulée automatique à induction pour les ferreux et non-ferreux : Conduite et surveillance

Présentation

RÉSUMÉ

Dans une fonderie, tout le métal est coulé dans des moules pour confectionner des pièces de formes et d'usages divers. La manipulation du métal liquide et le besoin constant d'accroître la vitesse de coulée ont toujours incité fondeurs et constructeurs à trouver des solutions innovantes favorisant la sécurité et la productivité. Après la description du fonctionnement du four électrique à induction de maintien, l'article décrit succinctement tous les systèmes de coulée automatique du métal liquide. L'accent est ensuite mis sur toutes les formes d'automatisation de la coulée. La conduite, la surveillance et l'analyse des divers cas d'utilisation sont largement développées et visualisées.

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Auteur(s)

Jean-Pierre GAUCHÉ : Ingénieur Physico-Chimiste (EOA de Paris) - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge - Expert auprès du Centre Technique des Industries de la Fonderie, Sèvres, France

INTRODUCTION

En fonderie, selon les alliages, les températures de coulée se situent entre 300 et 1 700 °C.

Ces niveaux de température, les risques engendrés par la manipulation du métal liquide et le besoin constant d’accroître la vitesse de coulée dans les moules, ont toujours incité les fondeurs et les constructeurs d’équipements à trouver des solutions innovantes favorisant la sécurité et la productivité.

Le concept de la coulée automatique inclut la création d’une réserve de métal ayant le titre voulu, le maintien en température et la coulée automatique dans les moules. Les premières installations sont apparues dans les années 70, les procédés les plus courants sont Vöhr, Metzger, Fomet, Junker, ABP (ex ABB), Inductotherm, Ajax… Certains procédés de moulage sont plus adaptés que d’autres à ce type de coulée, c’est notamment le cas des lignes de coulée verticale Disamatic.

Aujourd’hui, la coulée automatique est compatible avec presque tous les chantiers de moulage, à plat ou vertical et ce, quelle que soit la cadence (au-delà de 400 moules/heure). Ce type de four est principalement de forme cylindrique, il est muni d’un couvercle résistant à la pression. Les siphons de remplissage et de coulée débouchent dans le fond de la cuve, ce qui garantit l'obtention d'une coulée exempte de laitier. Le maintien en température est généralement électrique, et principalement avec un inducteur à canal.

La plupart des grandes fonderies possèdent aujourd’hui des lignes de coulée automatisées. Productivité, qualité, et conditions de travail sont les principaux critères qui justifient ces investissements.

Après la présentation détaillée des principaux dispositifs de coulée, l’article aborde spécifiquement les aspects techniques et pratiques de l’utilisation de ces fours.

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MOTS-CLÉS

conception des fours systèmes de coulée suivi thermo-électrique métallurgie thermique industrielle

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m7818

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Divers types de fours de coulée automatiques

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3. Conduite et surveillance

Le four de coulée automatique est structurellement un four à canal , toutes les règles consacrées au four à canal s’appliquent au four de coulée automatique. En particulier celles qui concernent la conduite et la surveillance du four de maintien, c'est-à-dire :

le rôle des crasses (laitiers),
les effets du maintien en température,
le suivi thermoélectrique du four.

3.1 Effet du gaz de refoulement

Contrairement au four à canal de maintien, l’atmosphère au-dessus du bain est constamment renouvelée par le mouvement du métal liquide, il n’y a pas de confinement et l’oxygène est toujours présent. Pour limiter les effets de l’oxygène, les premiers fours de coulée se sont rapidement tournés vers l’azote et ont ainsi combattu les couronnes de crasses dans la zone de mouvement du bain, notamment pour l’aluminium et la fonte.

Pour la fonte notamment, la figure 16 montre que, sous air, il y a réaction « solide/liquide » entre le garnissage alumineux (Al₂O₃) et l’oxyde de fer (FeO). Si la concentration en FeO est élevée, il peut y avoir fusion eutectique à 1 330 °C et création laitier [M 3 605] .

Dans le cas de la coulée d’aluminium (∼ 750 °C) au four automatique, ce n’est pas l’eutectique qu’il faut craindre, c’est...

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