Brevet FR2549943A1 — publié le 19850201

La présente invention concerne l'industrie métallurgique et a notamment pour objet un four pour la fusion de métaux suivie de leur coulée, par exemple pour la fusion et le dosage du plomb et des alliages plomb-antimoine. L'invention peut a ussi être appliquée avec succès à l'éla- boration d'autres métaux et alliages (étain, bismuth, magnésium, aluminium, etc.). A l'heure actuelle on utilise sur une grande échelle, pour la fusion des métaux, des fours électriques, à gaz, etc. de conceptions extrêmement variées et comprenant essentiellement un corps pourvu d'un garnissage, un creuset et un dispositif de chauffage (cf. par exemple, le certificat d'auteur URSS nO 712 634, classe F 27B 14/00). Ainsi, pour la fusion du plomb, on utilise des fours dans lesquels le creuset est partagé par une cloison en une chambre de fusion et une chambre d'accumulation .commu- niquan-t entre elles. La chambre d'accumulatton est équipée de moyens pour la coulée du métal, par exemple de pompes mécaniques, d'un dispositif du type bras mécanique ou un dispositif assurant la coulée par le procédé pneumatique. Dans de tels fours, les conditions technologiques, dont les principales sont la fusion intense de la charge enfournée et la température requise de coulée en moules, exigent que la température du métal fondu dans le creuset soit maintenue à une valeur bien plus élevée que son point de fusion. Ainsi, par exemple, lors de la coulée de grilles d'accumulateurs en alliages plomb-antimoine, la température de coulée en moules doit être d'environ 500 OC; une tempéraà peu près de même valeur est nécessaire à la fusion intense du plomb et à la dissolution de l'antimoine. Dans ce cas, la température du métal est en moyenne égale à 1508 du point de fusion. La présence de grandes masses de métal fondu à température élevée dans le creuset entralne son évaporation intense et son oxydation, d'où une perte correspondante de métal, une altération des conditions d'hygiène du travail, et entraîne des dépenses d'énergie supplémentaires. On s'est donc proposé de créer un four pour la fusion de métaux qui serait conçu de manière à permettre une fusion intense de la charge à une température du métal fondu dans le creuset proche du point de fusion, et la coulée du métal à une température bien plus haute que son point de fusion, ce qui réduirait fortement les pertes de métal, améliorerait les conditions d'hygiène du travail, diminuerait la consommation d'énergie électrique. La solution consiste en un four pour la fusion de métaux, comprenant un corps pourvu d'un garnissage, un creuset partagé par au moins une cloison en une chambre de fusion et une chambre d'accumulation mises en communication entre elles et équipées d'éléments chauffants, ainsi que des pompes pour la coulée du métal, montées dans la chambre d'accumulation, four dans lequel, d'après l'invention, il est prévu dans la chambre de fusion une enceinte intermédiaire à fond grillagé et une ouverture pour l'introduction de la charge, ainsi qu'une pompe chauffante dont le conduit de sortie du métal est introduit dans l'enceinte intermédiaire, les pompes pour la coulée du métal étant des pompes chauffantes. Une telle conception du four permet de maintenir la température du métal fondu dans les chambres de fusion et d'accumulation à une valeur ne dépassant le point de fusion que de 2 à 25%, ce qui se traduit par une diminution de~l'évaporation du métal. Ceci, d'une part, diminue les pertes irrémédiables de métal, et d'autre part prévient la pollution de l'atmosphère. Cette dernière circonstance est particulièrement importante en cas de coulée de métaux dont les vapeurs sont toxiques, tels que par exemple le plomb. La température étant ainsi abaissée, les pertes de métal diminuent fortement, grâce à la diminution de l'oxydation par l'oxygène de l'air. En outre, toutes conditions égales par ailleurs, le mainti-en du métal dans le four à une température abaissée nécessite des dépenses d'énergie plus faibles pour le maintien de la température. Le four de conception conforme à l'invention, outre le maintien de la température dans le creuset à une valeur peu supérieure au point de fusion (2 à 25%), assure une fusion intense de la charge et la température de coulée nécessaire. La fusion intense de la charge est obtenue grâce à l'enceinte intermédiaire se trouvant dans la chambre de fusion et à la pompe chauffante qui, en prenant le métal fondu de la chambre de fusion, le réchauffe et le débite sur la charge se trouvant dans l'enceinte intermédiaire. En passant à travers le fond grillagé de l'enceinte, le mé-tal fondu partiellement refroidi revient dans la chambre de fusion. De la sorte, la température régnant dans l'enceinte intermédiaire dépasse quelque peu la température du métal se trouvant dans la chambre de fusion. La température requise du métal à couler dans les moules est obtenue par réchau ffage supplémentaire du métal, en le faisant circuler à travers les pompes chauffantes montées dans la chambre d'accumulativon. Les pompes chauffantes utilisées peuvent être des pompes connues quelconques, par exemple des pompes magnétohydrodynamiques (du type moteur unipolaire), dans lesquelles le mtéal fondu est réchauffé par les courants de travail. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci avpparaitront mieux à la lumière de la description qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique annexé qui représente une vue en coupe longitudinale du four conforme à l'invention. Le four pour la fusion de métaux comprend un corps 1 pourvu d'un garnissage et dans lequel est placé un creuset 2 avec une cloison 3 qui partage ledit creuset en une chambre de fusion 4 et une chambre d'accumulation 5 communiquant entre elles. Les chambres 4 et 5 sont équipées d'éléments chauffants 6 de conception connue quelconque. La chambre de fusion 4 est équipée d'une enceinte intermédiaire 7 et d'une pompe chauffante 8, dont le conduit 9 de sortie du métal est introduit dans l'enceinte intermédiaire 7. L'enceinte intermédiaire 7 a un fond grillagé 10 et une ouverture pour l'enfournement de la charge, située au-dessous de la trappe 11 d'enfournement réalisée dans le ciel 12 du four. Dans la chambre d'accumulation 5 sont montées une ou plusieurs pompes chauffantes 13 avec des conduits de métal 14 amenant le métal fondu dans la zone de coulée en moules. Les pompes chauffantes 8 et 13 sont montées dans le ciel 12 du four. Elles sont de conception connue quelconque, capable de fonctionner dans les métaux fondus et pouvant assurer une surchauffe du métal fondu jusqu'aux températures nécessaires à une coulée de qualité du métal. Par exemple, on peut utiliser à cette fin des pompes magnétohydrodynamiques du type moteur unipolaire, dans lesquelles le métal fondu est réchauffé par les courants de travail. Pour le réchauffage des conduite de métal 14, on peut utiliser des sources de chaleur séparées de type connu en soi, installées le long de ces conduits. Il va de soi que le four pour la fusion de métaux comporte, outre les sous-ensembles énumérés, d'autres dispositifs et mécanismes assurant sa marche en régime automatique et la régulation des températures et de la vitesse de coulée du métal. Le four fonctionne de la façon suivante. Après obtention dans le creuset 2 d'une quantité de métal fondu jusqu'au niveau permettant le fonctionnement des pompes chauffantes 8 et 13, la pompe chauffante 8 est mise en marche Elle aspire le métal fondu et le refoule dans l'enceinte intermédiaire 7 par le conduit de métal 9. La régulation de la surchauffe et la régulation de la vitesse de refoulement du métal s'effectuent indépendammeat l'une de l'autre. La charge est introduite dans l'enceinte intermédiaire 7 à travers la trappe d'enfournement 11. Le métal fondu surchauffé, débité par la pompe chauffante 8 au-dessous du niveau du métal dans l'enceinte intermédiaire, fait fondre la charge fine initiale, et, en descendant à travers le fond grillagé, lèche les gros morceaux de charge se trouvant sur ce fond et les fait fondre.Une partie du métal fondu, qui sort alors de l'enceinte intermédiaire 7 à une température dépassant de 2 à 25% le point de fusion, est aspirée par la pompe chauffante 8. L'autre partie arrive dans la chambre d'accumulation 5. Ensuite les pompes chauffantes 13 refoulent le métal fondu dans la zone de coulée via les conduits de métal 14, la surchauffe du métal fondu pouvant être assurée tant par les courants de travail des pompes 13 que par des sources indépendantes. Le sens de circulation du métal fondu dans le creuset est montré sur la figure par des flèches. De la sorte, la présence,dans le four,d'une enceinte intermédiaire mise hydrodynamiquement en communication avec le reste du volume du four et dans laquelle la température est plus élevée que dans le bain, y assure la fusion de tous les constituants de l'alliage; d'autre part, la surchauffe -de l'alliage par une pompe chauffante à la coulée assure un remplissage optimal des moules, grâce à la bonne fluidité de l'alliage fondu. La limite inférieure de la température dans le creuset est déterminée par la nécessité de maintenir le métal à l'état liquide. Le dépassement de la limite supérieure des températures entraine une oxydation plus intense des constituants de l'alliage, ainsi qu'une augmentation des pertes au feu du métal, provoquant la pollution de l'environnement. Il a été établi expérimentalement que lorsque la température du métal fondu dépasse son point de fusion de 20%, les pertes au feu du métal sont de 5 à 7 fois plus faibles qu'à la température de 5500C, la quantité d'écailles étant de 1,25 fois plus petite. Une telle conception du four pour la fusion de métaux permet d'intensifier la fusion, d'abaisser les pertes au feu des constituants et les pertes dues à la formation d'écailles, d'abaisser la saturation du métal fondu par les inclusions non métalliques et les gaz, d'améliorer les conditions d'hygiène du travail. REVENDICATION =:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:=:= Four pour la fusion de métaux, comprenant un corps (1) pourvu d'un garnissage, un creuset (2) partagé par au moins une cloison (3) en une chambre de fusion (4) et une chambre d'accumulation (5) mises en communication entre elles et équipées d'éléments chauffants (6), ainsi que des pompes pour la coulée du métal, montées dans la chambre d'accumulation (5), caractérisé en ce qu'il est prévu dans la chambre de fusion (4) une enceinte inStermédiaire (7) avec un fond grillagé (10) et une ouverture pour l'introduction de la charge, ainsi qu'une pompe chauffante (8) dont le conduit (9) de sortie du métal est introduit dans l'enceinte intermédiaire (7), les pompes pour la coulée du métal étant des pompes chauffantes (13).