Brevet FR2076089A1 — publié le 19711015

On connaît déåà un procédé de raffinage d'un produit disposé dans une nacelle appropriée dans lequel une zone fondue, engendrée dans ce produit, est déplacée a travers celui-ci, et dans lequel cette zone fondue est obtenue au moyen d'un chauffage par induction. Ce procéde connu peut être répété plusieurs fois, mais il est connu aussi de déplacer a travers le produit à raffiner, à peu de distance l'une derrière l'autre, plusieurs zones en fusion séparées par des zones solidifiées. Pour y parvenir, plusieurs bobines d'induction consécutives sont parcourues par des courants en phase et orientées de telle manière que les champs magnétiques entre deux bobines consécutives s'opposent. Dans ce procédé connu les bobines d'induction sont parcourues par des courants à haute fréquence et la quantité de produit à raffiner est relativement faible. La présente invention a pour objet un procédé similaire, mais adapté au traitement de masses beaucoup plus grandes. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'on supporte la nacelle sur un ou plusieurs rails métalliques refroidis à liteau, qu'on place autour de la nacelle et des rails au moins une bobine d'induction, mobile le long de l'axe de la nacelle, et qu'on raccorde cette bobine ou ces bobines a un générateur de courant alternatif à moyenne fréquence. La nacelle et les rails peuvent être entourés en plus d'une enceinte réfrac- taire à l'intérieur de laquelle, on peut maintenir le vide ou une atmosphère adé- quate. Si plusieurs bobines d'induction sont utilisées, parcourues par des courants en phase et orientées de telle manière que les champs magnétiques entre deux bobines consécutives s'opposent, on peut régler la puissance de chauffage à l'en- droit de chaque bobine d'induction en fonction de la largeur de la zone fondue souhaitée. L'invention a pour objet aussi un dispositif convenant à la mise en oeuvre de ce procédé; elle est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution, en se référant aux dessins annexés. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en plan de la partie active d'un dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue en élévation, partiellement en coupe, des extrémités d'un support pour nacelle. La figure 3 est une vue en élévation partielle perpendiculaire à celle de la figure 2. Un produit à raffiner, par exemple une masse d'aluminium 1, de plusieurs dizaines de kilogrammes est disposée dans une nacelle 2, par exemple en graphite. La nacelle 2 est posée sur deux rails supports 3 en acier inoxydable, refroidis à l'eau et entourée par une enceinte réfractaire constituée par un tube de protection k, par exemple en quartz. Dans le tube en quartz 4 circule par exemple un gaz de protection tel que l'argon. Parallèlement à la masse 1 et au tube de protection 4, est disposé un chariot 5, déplaçable le long d'un guide compose par deux barres 6. Le chariot 5 supporte les condensateurs, non représentés, d' un circuit oscillant, un inducteur composé de deux bobines 7 et 8 et un anneau de court-circuit 9 avec un dispositif de réglage 10 de la position de cet anneau 9 par rapport aux deux bobines 7 et 8. Les bobines 7 et 8 et l'anneau 9 sont raccordés à un système de refroidissement à l'eau au moyen de tuyaux souples, non représentés.Un dispositif d'avancement, représenté par une vis mère 11, permet de déplacer le chariot 5 par rapport à la nacelle 2. Le dispositif de réglage 10 est constitué par une poulie à main et une vis mère. Il est évident que ce dispositif peut être commandé aussi par un servomoteur --suivant un programme donné, ou en fonction d'indications recueillies par un appareil de mesure, non représenté. Les deux bobines 7 et 8 de l'inducteur n'entourent pas seulement la nacelle mais aussi les rails 3 et le tube 4. Elles sont parcourues par le même courant, fourni par un générateur de moyenne fréquence, non représente, et orientées de telle manière que les champs magnétiques entre ces deux bobines s'opposent. On obtient ainsi des zones fondues très étroites et bien délimitées. Pour cette raison, la distance entre les deux bobines 7 et 8, choisie en fonction de la nature du produit à raffiner, peut être relativement faible, c'est-à-dire, par exemple, environ 4 fois le diamètre de la masse 1, si cette dernière est de l'aluminium. La puissance de chauffage des deux bobines 7 et 8 peut être fort différente l'une par rapport à l'autre. Dans le cas où lechariot 5 se déplace lentement vers la gauche, la bobine 7 aborde le lingot froid et nécessite une puissance plus grande que la bobine 8 qui la suit. Comme les deux bobines 7 et 8 sont parcourues par le même courant, le champ magnétique de la bobine 8 est affaibli par un anneau de court-circuit 9, disposé entre les deux bobines 7 et 8, à proximité de la bobine 8. Le fait de disposer l'anneau de court-circuit 9 entre les deux bobines 7 et 8 permet, dans le cas d'un renversement du sens d'avancement du chariot 5, où 1a bobine 8 aborde- le lingot froid, de transférer l'anneau de court-circuit 9 à proximité de la bobine 7 qui en cette circonstance a besoin de moins de puissance.Le courant traversant les deux bobines 7 et 8 peut être réglé par un moyen classique, non représenté, influençant par exemple le générateur à courant alternatif à moyenne fréquence. La position de- l'anneau de court-circuit 9 par rapport aux bobines 7 et 8 doit normalement varier au cours de l'avancement du chariot. Cette variation peut se faire soit à la main, soit au moyen d'un mécanisme automatique, commandé par un dispositif à programme ou par un ou plusieurs appareils de mesure, non représentés. La fréquence du courant de chauffage est choisie en fonction de la profondeur de pénétration souhaitée; elle dépend donc aussi de la nature du matériau à raffiner. Lors de ce choix, il convient de tenir compte, en outre, du fait que l'augmentation de l'intensité du courant qui se produit pour les fréquences plus basses peut entraîner un brassage des zones fondues. Ce brassage peut être favorable dans une certaine mesure, et défavorable s'il devient excessif. Il n'est pas indispensable que le nombre de bobines soit limité à deux, bien que cela soit souvent avantageux. Si le nombre de bobines dépasse le nombre deux, il suffit de veiller à ce que dans l'intervalle entre deux bobines consécutives les champs magnétiques s'opposent et que les courants dans les bobines soient en phase. Lorsque les bobines sont parcourues par le même courant cette dernière condition est automatiquement remplie, mais ce n'est pas l'unique possibilité d'obtenir ce résultat. L'enceinte réfractaire ou le tube en quartz 4 n1 est pas nécessaire lorsque le produit à raffiner est par exemple un métal noble, et lorsque la nacelle est inerte par rapport à l'atmosphère ambiante. La nacelle 2 en graphite est relativement fragile et est posée sur deux rails 3. Pour réduire la section de ces rails à une valeur minimum, tout en assurant une solidité mécanique convenable, et dans le but de ménager une grande facilité de manoeuvre, les rails 3 sont maintenus dans un support représenté à la figure 2. Le support est constitué par un banc 12, supportant aussi le guide composé des barres 6 et de la vis mère 11, non représentés à la figure 2. Sur le banc se trouvent une poupée fixe 13 et une poupée à position réglable 14. La poupée 13 est équipée d'une extrémité aveugle 15 pour la fixation des rails 3 et de l'enceinte constituée par le tube en quartz 4.La poupée 14 est équipée d' une extrémité ouvrable constituée par un anneau de maintien 16 dans lequel un anneau ou un segment d'un anneau de fixation 17 pour les rails 3 est emprisonné et dont l'ouverture peut être fermée par une porte 18. Les rails 3 sont soudés sur la surface intérieure du segment de l'anneau de fixation 17 et de l'autre côté sont maintenus dans l'extremite aveugle 15 au moyen d'un écrou 19 mettant sous tension les rails 3 par l'intermédiaire d'un élément élastique 20. L'élé- ment élastique permet d'une part de racheter les dilatations thermiques des rails 3 pendant le chauffage et d'autre part d'établir une traction dans les rails d' une valeur bien déterminée. Le segment 17 retenu dans l'anneau de maintien 16 et les écrous 19 et les éléments élastiques 20 forment ensemble un dispositif tendeur pour les rails qui permet de limiter leur flèche sous le poids de la nacelle remplie, malgré leur faible section. Des joints toriques 23 assurent ltétanchéité de l'enceinte à atmosphère contrôlée à l'endroit du passage des rails a travers la pièce 15. Comme montré a la figure 3, la nacelle 2 est munie de rainures 21 dans lesquelles s'engagent les rails 3. De cette manière, la nacelle chargée peut être introduite ou extraite à travers la porte 18, guidée par les rainures 21 sur les rails 3 dans le tube de protection 4. Le tube de protection 4 est maintenu par des joints périphériques 22 (-figure 2) dans ltextrémité aveugle 15 d'une part et dans l'anneau de maintien 16 d'autre part. Ces joints périphériques permettent d'assurer ltétanchéité de l'enceinte malgré la dilatation du tube 4 pendant le chauffage. REVENDICATIONS. 1. Procédé de raffinage d'un produit disposé dans une nacelle dans lequel au moins une zone fondue engendrée dans le produit est déplacée à travers celui-ci et dans lequel la ou les zones fondues sont obtenues au moyen d'un chauffage par induction à l'aide d'une bobine ou de plusieurs bobines consécutives parcourues par des courants en phase et orientées de telle manière que les champs magnétiques entre deux bobines consécutives s'opposent, caractérisé en ce qu'on supporte la nacelle sur un ou plusieurs rails métalliques refroidis à l'eau, quton place autour de la nacelle et des rails au moins une bobine d'induction mobile le long de l'axe de la nacelle, et qu'on raccorde la ou les bobines à un générateur de courant alternatif à moyenne fréquence. 2. Procédé de raffinage suivant 1, caractérisé en ce qu'on entoure rails et nacelle d'une enceinte réfractaire à l'intérieur de laquelle on maintient une atmosphère protectrice. 3. Procédé de raffinage suivant 1 ou 2,caractérisé en ce qu'on règle la puissance de chauffage à l'endroit de chaque bobine d'induction au moyen d'un anneau de court-circuit disposé à une distance convenable à proximité de cette bobine d'induction. 4. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par un support pour maintenir la nacelle contenant le produit à raffiner et I'équipement de chauffage, par des rails solidaires de ce support et portant la nacelle, par un guide solidaire de ce support et portant un chariot mobile, par au moins un inducteur solidaire de ce chariot mobile, entourant rails et nacelle et par un générateur de courant alternatif de moyenne fréquence relié à l'inducteur ou aux inducteurs solidaires du chariot mobile. 5. Dispositif suivant 4, caractérisé par une enceinte réfractaire entourant rails et nacelle' mais entourée par le ou les inducteurs. 6. Dispositif suivant 4 ou 5, caractérisé par un dispositif tendeur de rails. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les rails sont soudés d'un côté sur la surface intérieure d'un segment d'un anneau de fixation qui à son tour est retenu dans un anneau de maintien. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les rails sont retenus d'un autre côté par l'intermédiaire d'un élé- ment élastique. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par un inducteur composé par au moins deux bobines en série reliées à un généra- teur de courant de fréquence moyenne supportées par le chariot, par au moins un anneau de court-circuit supporté par le chariot, et par un dispositif de réglage de la position de l'anneau de court-circuit sur le chariot. 10. Dispositif suivant 3, caractérisé en ce qu'un anneau de court-circuit est disposé de manière déplaçable entre deux bobines d'induction.