Brevet FR2356106A1 — publié le 19780120

L'invention a Dour objet un : procédé de garnissage des fours à induction à creuset,moyem de mise en oeuvre et les fours à induction & creuset exécutés selon ce procédé. L'objet de l'invention se rattache au secteur technique de la fonderie et plus particulièrement à la coulée des métaux. Généralement, dans les fours a' induction à creuset on opère lé garnissage réfractaire du creuset du four en utilisant une virole métallique en tale, généralement en acier doux, que l'on place à l'intérieur du four et qui est exécutée de façon à laisser subsister un intervalle entre la dite virole et la bobine du four préalablement isolée (plaque de mica et d'amiante par exem plue), Dans cet intervalle s'opère le garnissage avec serrage du produit réfractaire pulvérulent. Lors de la mise en service du four, à la première fusion, la virole métallique intérieure de garnissage est perdue. Cette virole fond et, auparavant devraits' être opéré en principe le frittage, c'est-à-dire l'agglomération ou prise du matériau réfractaire de garnissage. En réalité ce procédé présente de notables inconvénients.En premier lieu et d'une manière importante, le prix de la virole métallique perdue à chaque garnissage, est élevé. Un autre inconvénient du procédé se trouve dans le fait que l'on doit fréquemment refaire le garnissage des fours à induction. I1 y a en effet, lors de la première coulée, une fusion prématurée locale de la virole alors que le matériau réfractaire de garnissage n'a pas atteint l'état "fritté qui lui permettrait d'avoir une tenue propre. I1 en résulte une dégradation rapide du garnissage avec des destructions plus ou moins localisées qui obligent à refaire trop souvent ce garnissage. L'incidence sur le prix de revient est importante. Suivant l'invention, on remédie à ces inconvénients par le procédé et les moyens de l'invention, caractérisés notamment en ce que l'on préfabrique préalablement et séparément des chemises en matériau réfractaire dont les formes et dimensions correspondent aux formes et dimensions du volume intérieur libre du four dans lequel s'opère la fusion.On prépare le fond du four à induction en le garnissant d'un produit réfractaire ; on dépose la chemise préfabriquée sur ce garnissage du fond du four en la positionnant et en la centrant convenablement par rapport à la virole extérieure du four ;. on garnit par des couches successives de matériau réfractaire sans liant que l'on serre au fur et à mesure dans l'espace en couronne, compris entre la bobine du four préalablement isolée (plaques de mica et d'amiante) et la chemise préfabriquée ; on opère le frittage qui agglomère le matériau réfractaire pulvérulent de garnissage en le rendant compact et résistant. Ces caractéristiques et d'autres encore apparaitront dans la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter dans les dessins annexés La figure 1 est une vue en perspective illustrant la réalisation de la chemise obtenue à partir d'un noyau intérieur et dtune virole extérieure. La figure 2 est une vue en perspective illustrant la chemise préfabriquée ainsi obtenue. Les figures 3 à 8 illustrent schématiquement les phases successives du garnissage du four à induction. Les figures 9 et 10 illustrent schématiquement les différentes phases du procédé de frittage la figure 14 étant une variante de la figure 10. La flgure Il est une vue en coupe de face de la plaque mé- tallique disposée à l'intérieur du four a' induction. La figure 12 est une vue de dessus selon la figure Il de la dite plaque. La figure 13 est une demi-vue en coupe illustrant les dif férente éléments disposés entre la chemise préfabriquée et la paroi du four. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous une forme non limitative de réalisation en se réfèrant à l'exemple illustré aux figures des dessins. On préfabrique préalablement et séparément des chemises en matériau réfractaire dont les formes et dimensions correspondent aux formes et dimensions du volume intérieur libre du four dans lequel s'opère la fusion. La chemise réfractaire préfabriquée 1 est exécutée en un produit réfractaire autodurcissant, par exemple par prise hydraulique tu prise chimique, le produit réfractaire étant placé entre un noyau 2 et une virole extérieure de moulage 3, convenablement établis pour autoriser le démoulage. Leurs formes et dimensions correspondent au four a induction que 1' on veut garnir. Préalablement au garnissage on enduit les faces de contact du noyau 21 et de la virole 31 d'un produit antiadhésif de tout type connu dans le commerce. La chemise peut être un béton basique ,par exemple un béton à base de magnésie. Le noyau et la virole extérieure de moulage sont chacun au moins en deux parties assemblées successivement en hauteur afin de faciliter le garnissaoe, à savoir : une partie supérieure cylindrique A et une partie inférieure conique B de hauteur plus réduite correspondant à la forme du four à garnir (comme illustré à la figure 1 des dessins).Chacune de ces parties présente des dispositions connues en elles-mêmes afin d'autoriser le démoulage. Une ou des armatures sont placées dans l'épaisseur et dans la hauteur d'une ou plusieurs des parties de la chemise réfractaire préfabriquée lors du garnissage du moule. Après garnissage du produit réfractaire on le sèche pour durcissement, puis on le cuit à température convenable. Ce séchage s'effectue dans un four, brûleur, étuve, projection d'air chaud, etc. La conduite du séchage (temps de mise en route, température, maintien et refroidissement) tient compte de la nature du matériau selon des critères connus des spécialistes en matériau réfractaire. Après refroidissement de l'ensemble, on enlève par démoulage successivement les différents composants du noyau, puis de la virole. On présente alors la chemise ainsi réalisée au-dessus du four préalablement aménagé dans sa partie inférieure (figure 3), en disposant sur celle-ci un lit 4 de matériau réfractaire pulvérulent ayant une épaisseur réduite. Ce matériau réfractaire peut être également à base de magnésie et en tout cas de nature analogue à celle de la chemise. La chemise est alors mise en place sur le lit 4, d'une manière convenable en la présentant de façon connue selon une légère inclinaison en direction du chenal pour avoir une bonne évacuation du métal, comme illustré à la figure 4. On garnit de couches successives de matériau réfractaire 5 sans liant que l'on serre au fur et à mesure dans l'espace annulaire compris entre la bobine du four préalablement isolée et la chemise préfabriquée (figure 5). De manière connue et par exemple,des éléments successifs de garnissage et d'isolation sont disposés à partir de la bobine 10 par exemple : un glacis réfractaire 9, une plaque de mica 8, un treillis métallique 7, une plaque d'amiante 6 Les spires sont de section creuse pour permette le refroidissement par eau. Ces diverses dispositions sont illustrées à la figure 13 des dessins. Le produit réfractaire de garnissage est ainsi disposé entre la chemise et la plaque d!amiante. Ce produit réfractaire pulvérulent de garnissage sans liant est préalablement chauffé pour éliminer toute humidité. Le matériau réfractaire peut être à base de magnésie et en tout cas de nature analogue à celle de la chemise. Comme illustré successivement aux figures 6,7 et 8 des dessins, on réalise la couronne il du four à induction de façon à former un bouchon de retenue sur le produit réfractaire pulvérulent. Par exemple, ce bouchon peut être un produit obtenu par une composition de magnésie à laquelle on ajoute 10 % de silicate . De la même façon on exécute le chenal pour l'évacuation du métal. Les deux électrodes 12 ayant préalablement été positionnées avant la mise en place de la chemise, pour mettre le bain à la terre, un produit réfractaire 13, par exemple également à base de magnésie, et en tout cas de nature analogue à celle de la chemise,est ajouté à 1'intérieur de la chemise et recouvre en partie les électrodes pour réaliser le fond du creuset, la préparation du four est ainsi terminée. On effectue alors 1'opération de frittage qui agglomère le matériau réfractaire de garnissage en le rendant compact et résistant. Avant d'opérer le frittage, on place sur le fond 13 du creuset une plaque métallique 14 de protection (figure 10) . Le chauffage pour début de frittage s'effectue par action inductive sur un lingot 15 reposant sur la claque 14 et centré dans le four. Ce lingot est ensuite chauffé au rouge puis complètement fondu en lisa. I1 forme ainsi un pied de bain que l'on complète avec une charge de ferraille 17 solide pour remplir le creuset. La totali té. de la charge est fondue puis portée à une température suffisante par exemple de l'ordre de 1700 celcius pour un matériau basique ou neutre et maintenu à cette température pendant un temps de 1 ' or- dre de 3 à 5 minutes, afin d'amorcer le frittage du matériau réfractaire pulvérulent. On peut aussi retirer le lingot (figure On Oh l.ONåt ainsi un four à induction prêt à etre utilisé. Les avantages ressortent bien de la description qui précède, et en particulier on souligne l'avantage du procédé qui est d'être simple, l'importante économie en matière de prix de revient et en réduction d'immobilisation du four Dour le mettre en utilisation. Selon les anciens procédés connus, il fallait remettre des viroles très souvent, celles-ci ayant été détériorées lors des coulées. Selon ce procédé on supprime toute destruction locale de la chemise parce qu'elle est réfractaire alors que dans l'utilisant tion de viroles métalliques, ces détériorations locales étaient fréquentes et étaient dues à une violente induction. Par rapport au procédé utilisant les viroles en acier doux perdues, la tenue des garnissages réfractaires a été augmenté de l'ordre de 50 à 60 %. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes dg application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Procédé de garnissage des fours à induction à creuset mo- yens de mise en oeuvre et fours à induction à creuset exécutés selon ce procédé, caractérisés en ce que l'on préfabrique préalablement et séparément des chemises en matériau réfractaire dont les formes et dimensions correspondent aux formes et dimensions du volume intérieur libre du four dans lequel s'opère la fusion; on prépare le fond du four à induction en le garnissant d'un produit réfractaire ; on dépose la chemise préfabriquée sur ce garnissage au fond du four en la positionnant et en la centrant convenablement dans le four ; on garnit par des couches successives de matériau réfractaire sans liant que l'on serre au fur et à mesure dans l'espace en couronne compris entre la bobine du four et la chemise préfabriquée non on opère le frittage qui ag- glomère le matériau réfractaire de garnissage en le rendant compact et résistant. - 2 - Procédé et moyens suivant la revendication 1, caractérisés en ce que la chemise réfractaire préfabriquée est exécutée en un produit réfractaire auto-durcissant placé entre un noyau et une virole extérieure de moulage, convenablement établis pour autoriser le démoulage et dont les formes et dimensions correspondent au four à induction que l'on veut garnir ; préalablement au garnissage on enduit les faces de contact du noyau et de la virole d'un produit anti-adhésif ; après garnissage du produit réfractaire, on le sèche pour durcissement, puis on le cuit à température convenable, et on le laisse enfin refroidir jusqu'à la température ambiante. - 3 - Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce quelle noyau et la virole extérieure de moulage sont chacun au moins en deux parties, assemblées successivement en hauteur afin de faciliter le garnissage, à savoir une partie supérieure cylindrique et une partie inférieure conique de hauteur plus réduite, correspondant à la forme du four à garnir, chacune de ces parties présentant des dispositions connues en elles-mêmes afin d'autoriser le démoulage. - 4 - Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1,2 et 3, caractérisés en ce qu'une ou des armatures sont placées dans l'épaisseur et dans la hauteur d'une ou plusieurs des parties de la chemise réfractaire préfabriquée lors du garnissage du moule en couches successives. - 5- Procédé et moyens suivant l'une quelconque des revendications 1-2-3 et 4, caractérisés en ce que le séchage de la chemise s'effectue dans un four ou moyen équivalent, la conduite du séchage(temps de mise en route, de maintien de refroidissement, température) tenant compte de la nature du matériau. - 6 - Procédé et moyens selon la revendication 1, caractérisés on en ce que après refroidissement de la chemise, la présente dans le four préalablement aménagé dans sa partie inférieure en disposant sur celle-ci un lit de matériau réfractaire pulvérulent ayant une épaisseur réduite, ce matériau ' était/à Base e magné- sie et en tout casde nature analogue à celle de la chemise. - 7 - Procédé et moyens selon la revendication 1, caractérises en ce que le produit réfractaire de garnissaae, disposé entre la chemise et la bobine préalablement isolée et plus particulièrement par exemple entre la chemise et une plaque d'amiante, est préalablement chauffé pour éliminer toute humidité, ce matériau réfractaire par exemple et non limitativement à base de magnésie, et en tout cas de nature analogue à celle de la chemise. - 8 - Procédé et moyens selon la revendication 1, caractérisesen ce que on réalise une couronne à ia partie supérieure du aarnissage pour servir de bouchon de retenue du produit réfractaire pulvérulent, ce bouchon étant par exemple et non limitativement un produit obtenu par une composition de magnésie à laquelle on ajoute 10 X de silicate de soude. - 9 - Procédé et moyens selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'un produit réfractaire, par exemple et non limitativement à base de magnésie et en tout cas de nature analogue à celle de la chemise1 est ajouté à I'intérieur de la chemise et recouvre en partie les électrodes pour réaliser le fond du creuset. - 10 - Procédé et moyens selon la la revendication 1, caractérisés en ce que avant d'opérer le frittage, on place sur le fond du creuset une plaque métallique de protection ; le chauffage pour le début du frittage s'effectuant par action inductive sur un lingot reposant sur la plaque et centré dans le four ; le lingot est ensuite chauffe au rouge puis complètement fondu et forme ainsi un pied de bain que l'on complète avec une charge de ferraille solide pour remplir le creuset ; la totalité de la charge est fondue puis portée à une température suffisante pour amorcer le frittage du matériau réfractaire pulvérulent. - il - Procédé et moyens selon la revendication 10, caractérisés en ce que lorsque la totalité de la charge est fondue on élève la température pour corfyller le frittage à un niveau de l'ordre de 1700RiDar exemple pour un matériau basique ou neutre, en maintenant cette température pendant un temps de l'ordre de trois à cinq minutes. - 12 - Procédé et moyens selon la revendication 1, caractérisé en ce que avant d'opérer le frittage on place sur le fond du creuset une plaque métallique de protection ; le chauffage pour le début du frittage s'effectuant par action inductive sur un lingot reposant sur la plaque et centré dans le four, on retire le lingot après lavoir fait rougir,eLonremplit le creuset de métal liquide provenant d'un autre four; on amorce le frittage en élevant la température à un niveau de l'ordre par exemple de 1700 C pour un matériau basique ou neutre en la maintenant pendant un temps de l'ordre de 3 à 5 minutes.