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Article de référence | Réf : M3602 v1

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Moyens de fusion des fontes - Les cubilots

Auteur(s) : Alex RÉMY

Date de publication : 10 mai 2015

Relu et validé le 10 sept. 2021

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Fours à induction à creuset pour la fusion des métaux ferreux et non ferreux

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RÉSUMÉ

Le cubilot est un échangeur thermique et métallurgique à contre-courant. La chaleur, apportée par la combustion du coke, conduit à la fusion des charges métalliques. Cet article présente les différentes technologies des cubilots et leurs évolutions pour tenir compte des contraintes environnementales. Les cubilots équipés des dispositifs de traitement des fumées, de traitement des eaux usées sont les outils les mieux adaptés pour le recyclage des déchets contenant du fer. Les différentes modifications apportées à chacune des technologies des cubilots sont décrites. Les différents outils techniques et numériques, évoqués dans cet article, pour optimiser ce moyen d'élaboration de la fonte, justifient le maintien de ce mode de fusion dans les fonderies qui fabriquent des pièces avec une consommation horaire régulière de fonte liquide (de l'ordre de 10 tonnes par heure) sans trop de variations de l'analyse chimique du matériau moulé.

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ABSTRACT

Melting means of cast-irons - Cupola furnaces

The cupola furnace is a thermal and metallurgical exchanger with backwash. The heat, provided by the coke combustion, causes the metal loads to melt. This paper presents the various technologies of cupolas and their developments to take into account environmental constraints. Cupola furnaces equipped with flue gas treatment, and wastewater treatment provision, are the tools best suited for the recycling of waste containing iron. Various changes made to each of the cupola technologies are described. The different technical and digital tools mentioned in this article, whose purpose is to optimize the production of cast iron in this way, justifies the maintenance of this foundry mode for producing parts with a regular hourly consumption of liquid iron (of the order of 10 tons per hour) without excessive variations in the chemical analysis of the castings.

Auteur(s)

Alex RÉMY : Ingénieur Arts et Métiers, Professeur - École nationale Supérieure d’Arts et Métiers, Paris, France

INTRODUCTION

Depuis les années 2000, le parc des moyens de fusion des fonderies de fontes a connu des transformations importantes :

diminution du nombre de cubilots à vent froid et de la part de tonnage de fonte liquide fournie par ce moyen,
diminution du nombre de cubilots à vent chaud, mais un quasi-maintien du tonnage,
quasi-maintien du nombre de fours à induction et de la part de tonnage qu’ils élaborent.

Une des raisons essentielles de cette évolution est le renforcement de la réglementation environnementale. Confrontés à la nécessité de contrôler les rejets, les fondeurs ont préféré investir, pour le renouvellement de leur matériel de fusion, dans la fusion électrique. Les avantages et inconvénients des différents moyens de fusion, ainsi que leurs domaines d’excellence respectifs sont bien connus des fondeurs :

le cubilot est un appareil mononuance qui ne trouve sa justification que pour des tonnages importants (6 à 12 tonnes par heure), dans le cas des cubilots à vent froid et ce, essentiellement en fonte à graphite lamellaire. Au-delà de 10 à 12 tonnes par heure, le cubilot à vent chaud sera préféré ;
le four à induction moyenne fréquence [M 765] [M 766] [M 767] se place mieux pour sa part dans le cas de fonderies élaborant plusieurs nuances de fontes, y compris fonte à graphite sphéroïdal et fonte alliée. Sa conduite métallurgique est par contre plus délicate que celle du cubilot, en particulier pour la mise à la composition en carbone des fontes à graphite lamellaire.

Le coût d’élaboration de la fonte liquide dépend des matières enfournées, matières dont la nature et les proportions relatives sont liées au mode de fusion.

La technologie et le fonctionnement des différents cubilots sont précisés dans cet article. Les différentes évolutions étudiées par les fonderies, dans le but de réduire les coûts d’élaboration, montrent que ce moyen de fusion peut être un outil qui participe au développement durable.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - CTIF - Guide pratique de conduite du cubilot - Document de base CTIF-Fo81.
(2) - DECROP (M.) - Le fonctionnement du cubilot. Aspect thermique. Production horaire et température de la fonte - Fonderie n° 148, p. 55 (mai 1958).
(3) - CTIF - Quelques relations concernant l’aspect thermique du fonctionnement du cubilot à vent froid - Document de base CTIF-Ge 290.
(4) - CHAZE (L.), SANZ (R.) - Le bilan thermique du cubilot. Comment l’améliorer - Fonderie n° 398, p. 141, avril 1980, Fonderie n° 399, p. 187, mai 1980, Fonderie n° 400, p. 231. Document de base CTIF-Fo 139 (juin 1980).
(5) - LOISON (R.), FOCH (P.), BOYER (A.) - Le coke, qualité et production - IRSID et Cerchar (1990).
(6) - ULMO (J.) - Étude...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Documentations techniques

Éditions Techniques de Fonderie (ETIF)

http://www.ctif.fr

HAUT DE PAGE

2 Événements

Deuxième conférence internationale sur le cubilot à Trèves en 2004.

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3 Normes et standards

NF ISO 1014 - (2004-04-1) - Détermination de la densité du coke. - -

NF M 03-0346 - Résistance à la fragmentation et résistance à l’abrasion du coke. - -

NF EN 15058 - (juillet 2006) - Détermination de la concentration massique en CO dans l’air ambiant. - -

NF EN 13284-1 - (mai 2001) - Détermination de la quantité massique de poussières dans l’air ambiant. - -

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3.1 Constructeurs...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - PRINCIPE DES CUBILOTS

1.1 - Présentation du cubilot à vent froid
1.2 - Combustion du coke
- Quiz d'entraînement
1.3 - Fusion des charges métalliques
1.4 - Équilibre de la fusion
1.5 - Laitier
1.6 - Métallurgie au cubilot
- Quiz d'entraînement

2 - ASPECT THERMIQUE

2.1 - Apport du carbone
2.2 - Débit de vent et débit de fonte

3 - MÉTALLURGIE AU CUBILOT

3.1 - Conditions favorisant la métallurgie au cubilot
- Quiz d'entraînement
3.2 - Évolution de la composition de la fonte entre gueulard et chenal
- Quiz d'entraînement
3.3 - Gaz dans la fonte