Brevet FR2520856A1 — publié le 19830805

L'invention se rapporte à un four industriel à induction pour le chauffage de produits rectilignes métalliques de forme géométrique simple, et plus particulièrement les produits sidérurgiques avant laminage ou profilage. Le travail ultérieur, profilage et conformations diverses des produits sidérurgiques, nécessite un chauffage poussé. On pratique encore souvent auj.ourd'hui ce réchauffage dans des fours conventionnels à énergie fossile. Ces opérations nécessitent des quantités de chaleur importante en raison des volumes des masses à chauffer. Le rendement global peu élevé des fours traditionnels provoque inévitablement une perte d'énergie sensible. Aussi, lors de la mise au point des fours industriels à induction, a-t-on recherché à adapter cette nouvelle technique au chauffage en continu de produits longs. Deux exigences devaient être remplies simultanément : d'une part, une amélioration notable du rendement et, d'autre part, une adaptation valable au travail en continu. La première exigence se trouvait tout naturellement satisfaite par l'application de la technique de chauffage par induction qui apporte une limitation tout à fait intéressante des pertes. Pour la deuxième, l'adaptation allait conduire les constructeurs à fabriquer des tunnels à induction dans lesquels les billettes défilent dans le sens de leur longueur. Elles traversent un enroulement inducteur de grande longueur ou une succession d'inducteurs multiples se développant sur une longueur de chauffe identique. Si ce type de four-tunnel permet un chauffage en continu tout à fait adapté au travail en continu, il présente plusieurs inconvénients dans le cas des produits sidérurgiques courants habituellement de grande longueur. En effet . Les flèches ou ondulations tolérées à la fabrication nécessitent un surdimensionnement du ou des inducteurs affectant le rendement global. . L'encombrement au sol se développe en longueur, c'est à dire dans une seule direction. . L'amélioration du rendement par rapport aux fours tradition nels ne s'avère pas suffisamment importante pour devenir déterm i nante. . Le poids du cuivre mis en oeuvre peut être important, engendrant un coût initial supérieur. . La manutention en long nécessite de nombreuses adaptations dans l'organisation des ateliers. . Ce type de chauffage oblige,. dans certains cas, à prévoir en bout de ligne un enroulement supplémentaire destiné à entretenir le chauffage en sortie. L'invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients en proposant un four industriel à induction à rendement amélioré et peu sensible à la qualité dimensionnelle des produits, remarquable par un enroulement inducteur de faible longueur admettant les produits en nappe et les enveloppant dans le sens de leur longueur, rendement amélioré également par des culasses magnétiques recouvrant partiellement ou en totalité l'inducteur, et un dispositif d'obturation en sortie. Comme indiqué, le four selon l'invention présente de multiples avantages. Le plus important concerne le rendement : les défauts tolérés de flexion n'affectent pratiquement pas le ren devent. L'encombrement au sol s'avère particulièrement réduit. Un exemple de four de puissance industrielle présente une surface chauffante de longueur limitée à 0,4 m et un encombrement au sol inférieur à 3,5 m x 0,7 m. L'efficacité de l'effet thermique en extrémité permet d'envisager le chauffage de produits moins longs disposés en nappe selon une succession d'ensembles composites côte à côte, chaque ensemble étant formé par plusieurs produits juxtaposés longitudinalement. La conservation du meme type de manutention que précédem ment offre la possibilité d'une utilisation mixte avec les fours traditionnels en préchauffage, en entretien ou en complément. Dans le cas de longueurs plus faibles, le rendement chute mais reste supérieur au rendement des fours-tunnels. Absence d'inducteur de maintien, devenu inutile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence au dessin annexé dans lequel . La figure 1 est une vue schématique en perspective de l'ensemble de chauffe en utilisation normale. La figure 2 est une vue schématique en perspective de l'ensemble de chauffe en utilisation par paires. . La figure 3 est une vue schématique en coupe transversale ment au produit. . La figure 4 est une vue en coupe perpendiculaire au sens de défilement d'un exemple de réalisation de four à induc tion pour chauffage en nappe selon l'invention. En référence aux figures 1, 2 et 3, le four à induction selon l'invention comporte un enroulement inducteur 1 de faible longueur, par exemple 0,4 m pour une puissance de 500 kW et de largeur voisine du format (longueur) des produits à admettre, par exemple 2,65 m. La faible longueur de cet inducteur lui confère un encombrement réduit. L'enroulement 1 présente une ouverture d'entrée 2 de longueur voisine de celle des produits 3 à chauffer. Les produits visés sont principalement des produits sidérurgiques longs avant conformation, tels que billettes... en défilement pas à pas ou continu. On admet ces produits en nappe 4 c'est à dire en groupement continu par juxtaposition latérale. Cette disposition permet, comme indiqué ci-dessus, d'améliorer notablement le rendement et de le rendre pratiquement indépendant des variations dimensionnel les tolérées des produits à chauffer. En effet, le rendement théorique de tels fours est une fonction inverse du rapport périmètre de l'inducteur sur périmètre du produit. L'enroulement 1 de forme générale rectangulaire sera réalisé à l'aide de conducteurs refroidis 5, éventuellement creux, en spires entières ou divisées. On décrira de façon générale l'invention en se référant à sa représentation schématique en coupe de la figure 3. L'entrefer est occupé au niveau des faces opposées, voûte 6 et sole 7, par un bouclier réfractaire 8 for mant protection thermique, un circuit supérieur de refroidissement 9 est intégré au ou forme le support 10 de voûte, un circuit inférieur 11 constitue le plan-support 12 des billettes. L'enroulement 1 est recouvert sur toute ou partie de ses faces de culasses magnétiques, par exemple basse 14 et/ou haute 15, afin de limiter l'influence de l'effet de bord et, par conséquent, de réduire la longueur de l'inducteur. L'intensité du champ devient alors maximale dès l'entrée et chute brutalement en sortie. Afin de diminuer encore les pertes et d'assurer une meilleure répartition de la température, on prévoit une rsolation thermique au défournement, par exemple sous la forme d'un volet basculant 16 à rappel en fermeture. A titre d'organes annexes, on note un plateau de chargement 17 portant les billettes avant leur entrée dans l'inducteur sous l'effet d'un vérin d'amenée 18. En aval, I'évacuation des billettes pourra s'effectuer par gravité le long d'une rampe 19 jusqu'à un ensemble de réception 20, par exemple à dispositif de retournement et de transport. Un mode particulier de réalisation du four selon l'invention est représenté en figure 4 où l'on peut remarquer les caractéristiques détaillées de construction. Ainsi, les divers moyens particuliers de réalisation sont précisés ci-dessous. La nappe 4 des produits à réchauffer est supportée à intervalles par des éléments porteurs 21 qui permettent d'éviter la flexion due au poids. Ces éléments porteurs disposés longitudinalement sont creux. Ils constituent le circuit inférieur 11 de refroidissement. En regard sont disposés des' conduits plats 22 formant le circuit supérieur 10 de refroidissement et le support de voûte. Ces conduits soutiennent les plaques réfractaires du bouclier 8. Le refroidissement est assuré principalement au niveau des spires par une circulation de fluide à l'intérieur même des conducteurs creux 5 formant les spires de l'enroulement 1. Le raccordement au circuit distributeur s'effectue, par exemple, en parallèle par une tête arrivée-départ comme représenté en figure 4. L'invention a été décrite par un de ses modes de réalisation. II est bien entendu qu'elle ne saurait s'y limiter et que diverses modifications d'ordre secondaire, variantes directes, substitutions par des éléments équivalents et autres changements sans apport inventif entrent parfaitement dans son cadre. REVENDICATIONS 1. Four industriel à induction pour le chauffage de pièces métalliques longues, notamment produits sidérurgiques, avant conformation, caractérisé par un enroulement inducteur (1) de faible longueur et par une admission et un transit des produits à chauffer (3) en défilement continu ou pas à p3s en nappe (4) c'est à dire en suite côte à côte, l'enroulement (1) présentant dans son volume intérieur un support inférieur (12), portant les produits et formant le circuit de refroidissement inférieur (11), un support de voûte (10) formant le circuit de refroidissement supérieur (9), une protection thermique (8) maintenue par le support de voûte (10), un circuit primaire de refroidissement par les spires de l'enroulement (l), en ce que ledit enroulement ment présente, partiellement ou totalement sur ses faces des culasses magnétiques et en ce que l'on prévoit une isolation thermique au défournement en sortie. 2. Four selon la revendication 1 caractérisé en ce que la nappe (4) est formée par la succession latérale d'ensembles composites disposés côte à côte, constitués chacun de plusieurs produits en suite longitudinale. 3. Four selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'isolation thermique en sortie est un volet basculant (16) en matière réfractaire, à retour automatique en position fermée.