Brevet FR2694473A3 — publié le 19940204

FR 2694473 A3 19940204 FR 9303001 A 19930316 L'invention concerne un four de fusion à induction comprenant une partie inférieure que l'on peut faire sortir hors du four et qui comporte un creuset avec au moins une bobine d'induction et un refroidisse-5 ment par eau, et pour lequel est prévue au moins une canalisation collective pour l'amenée de courant élec- trique et d'eau, qui peut être reliée par un accouple- ment à un raccord de la partie inférieure du four. Des fours de fusion à induction de ce type sont généralement connus et courants pour faire fondre et dégazer des alliages et pour couler les alliages finis Après plusieurs charges ou en cas de changement de la matière fondue, le garnissage du creuset doit être remplacé Alors que l'on effectuait ce travail autrefois15 à l'intérieur du four, il est actuellement fréquent de faire sortir la partie inférieure, comprenant le creuset de fusion, hors de la partie restante du four d'induc- tion et d'exécuter ces travaux de réfection à l'exté- rieur du four Pour que le four d'induction puisse être remis en service aussi rapidement que possible, on lui coordonne une deuxième partie inférieure, laquelle est utilisée pendant que l'autre partie inférieure du four se refroidit et est dotée ensuite d'un nouveau garnis- sage du creuset Cette utilisation alternative de deux parties inférieures du four oblige à transférer les branchements électriques et d'eau de l'une à l'autre partie inférieure et à brancher sur la partie inférieure non utilisée une canalisation de fluide de refroidisse- ment auxiliaire afin que la chaleur du garnissage du creuset ne provoque pas la surchauffe des bobines d'induction Ce changement des branchements d'eau et de courant électrique demandait jusqu'à présent beaucoup de temps et était malaisé; de plus, il provoque souvent la souillure de lrenvironnement par épanchement d'eau de refroidissement Les bobines d'induction risquent en outre d'être surchauffées au cas o le refroidissement par eau de la partie inférieure du four est interrompu trop longtemps. Le but de l'invention est de mettre au point un four de fusion à induction, du type mentionné au début, avec lequel les branchements d'eau et électriques de la partie inférieure du four puissent être changés aussi rapidement et commodément que possible. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que l'accouplement comprend une première pièce insérée de forme tubulaire, montée étanche dans un raccord de la partie inférieure du four, et une seconde pièce insérée montée étanche dans la canalisation et que, pour relier entre elles les pièces insérées ou inserts, un écrou d'accouplement est disposé15 axialement immobile sur l'un des inserts et peut être vissé sur un filetage extérieur de l'autre insert. Un tel accouplement peut être ouvert très rapidement en tournant l'écrou d'accouplement et il peut être fermé de façon analogue Comme chaque accouplement établit simultanément un branchement d'eau et un branchement électrique, le nombre total d'accouplements à manoeuvrer lors du remplacement de la partie inférieure d'un four de fusion à induction est faible L'invention autorise par conséquent un remplacement très rapide et25 commode de la partie inférieure du four L'accouplement selon l'invention permet en plus une disposition des canalisations faisant gagner de la place et le coût de sa construction est faible. Lorsque les deux inserts à l'état accouplé s'appliquent l'un contre l'autre par une surface de contact conique, on dispose de surfaces de contact suffisamment grandes pour la transmission de courants de forte intensité. Un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention consiste en ce que l'insert côté partie inférieure du four comporte une soupape de retenue s'ouvrant vers la partie inférieure du four et l'insert côté canalisation comporte une soupape de retenue fermant en direction de la partie inférieure du four, et que les clapets des soupapes de retenue pré- sentent chacun un poussoir de soupape qui dépasse à la position fermée de la face d'extrémité de l'insert à accoupler à la face d'extrémité correspondante de l'autre insert, les poussoirs des deux clapets étant mutuellement alignés Grâce à de telles soupapes de retenue, l'ouverture de l'accouplement entraîne obliga- toirement l'obturation de la canalisation d'eau de refroidissement et du raccord d'eau coordonné de la partie inférieure du four On évite ainsi la sortie d'eau, laquelle provoquerait la souillure de l'environ- nement et l'entrée d'air dans le système de refroidis- sement Lors de l'opération d'accouplement, les deux soupapes de retenue sont ouvertes automatiquement, de sorte que l'opérateur n'a pas à se soucier de l'ouver- ture et de la fermeture des soupapes de retenue. Le refroidissement auxiliaire peut être branché particulièrement rapidement sur la partie inférieure du four lorsque le raccord côté partie inférieure du four présente un raccord de fluide de refroidissement auxiliaire. Même lorsque l'accouplement est ouvert par extraction de l'insert hors de l'alésage du raccord de la partie inférieure du four ou par extraction de l'insert hors du raccord de la canalisation, au lieu d'être ouvert au droit de l'écrou d'accouplement, un épanchement d'eau ne peut pas se produire lorsque, conformément à un autre perfectionnement de l'invention, les inserts sont disposés étanches dans un alésage du raccord de la partie inférieure du four ou dans un alésage du raccord de la canalisation à l'aide d'une35 bague d'étanchéité et la distance séparant cette bague d'étanchéité de l'extrémité extérieure de l'alésage est si grande que la soupape de retenue contenue dans le raccord concerné se ferme avant que la bague d'étan- chéité ne quitte l'alésage lorsque l'insert est extrait de l'alésage. On peut réduire le nombre nécessaire de raccords pour le fluide de refroidissement auxiliaire lorsqu'une conduite de mise de court- circuit, qui n'est pas conductrice électriquement, court-circuite dans la partie inférieure du four au moins deux parcours de fluide de refroidissement qui sont indépendants l'un de l'autre pendant le fonctionnement du four de fusion à induction, et que cette conduite de mise en court- circuit contient une soupape de retenue s'ouvrant dans le sens de l'écoulement de l'eau au cours du fonction- nement du four d'induction. Même dans le cas d'un four de fusion à induc- tion comportant trois bobines actives en tant que bobine d'induction et des bobines supérieure et inférieure de refroidissement pour le creuset de fusion, on peut se20 contenter d'un total de seulement deux raccords pour le fluide de refroidissement auxiliaire lorsque tous les parcours de fluide de refroidissement sont court-circui- tés par des conduites de mise en court-circuit qui ne sont pas conductrices électriquement, de sorte qu'il suffit de deux raccords de fluide de refroidissement auxiliaire pour le refroidissement auxiliaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale schématique d'un four de fusion à induction selon l'invention; la figure 2 est une vue de côté partielle- ment en coupe axiale d'un accouplement pour un tel four de fusion à induction; et la figure 3 montre schématiquement le circuit de refroidissement par eau d'un tel four. La figure 1 représente un four de fusion à induction 1 qui fonctionne selon le procédé d'induc- tion-dégazage-coulée sous vide ou procédé VIDP (pour "Vacuum Induction Degassing Pouring") Ce four 1 possède une partie supérieure 2 réalisée comme une cloche et une partie inférieure 3 comportant un creuset de fusion 4 qui peut être chauffé électriquement par une bobine d'induction 5 partagée en trois bobines individuelles. Cette bobine d'induction 5 est de forme tubulaire et refroidie par de l'eau amenée et évacuée par des rac- cords 6 et des canalisations 7 Les canalisations 7 et les raccords 6 sont réalisés de manière qu'ils trans- portent simultanément de l'eau de refroidissement et du courant électrique. Un chariot de chargement 8 est disposé mobile au-dessus du four de fusion à induction 1 pour le chargement de celui-ci Pour la coulée, on bascule le four 1 autour d'un axe 9, de sorte que le métal fondu parvient dans une goulotte 10 par laquelle il s'écoule vers une chambre de lingotière non représentée. Lorsque le creuset de fusion 4 doit être pourvu d'un nouveau garnissage, on pose la partie inférieure 3 du four sur un chariot 11 représenté en traits mixtes et que l'on fait rouler vers le côté après le pivotement vers le haut de la partie supérieure 2 du four Ensuite, on détache les canalisations 7 des raccords 6 en ouvrant des accouplements 12 Après cela, on peut raccorder une deuxième partie inférieure de four aux canalisations 7 et la faire entrer dans le four 1. Afin de pouvoir effectuer aussi rapidement que possible le changement des canalisations 7 d'une partie inférieure de four 3 à une autre, chacun des accouple- ments 12 est réalisé comme représenté sur la figure 2. Celui-ci montre que l'accouplement possède un premier insert tubulaire 3 glissé dans un alésage 14 du raccord 6, un joint 15 fermant de façon étanche le jeu entre l'alésage 14 et la surface latérale extérieure de l'insert 13 Un prisonnier 16 fixe l'insert 13 dans l'alésage 14 L'insert 13 contient à l'intérieur une soupape de retenue 17 s'ouvrant vers le raccord 6 et comportant un clapet 19 précontraint par un ressort 18 dans le sens de la fermeture, o il est appliqué contre un siège 20 A l'état fermé de l'accouplement, le clapet ne peut cependant pas prendre cette position fermée puisqu'il est alors en butée par un poussoir 21 contre un poussoir 22 coaxial à lui d'un clapet 23 d'une soupape de retenue 24 disposée dans un second insert 25. Le second insert 25 est maintenu appliqué par une surface de contact conique 28 contre une surface de contact 29 correspondante du premier insert 13 au moyen d'un écrou d'accouplement 26 qui est maintenu axialement immobile, vers la droite dans la représentation de la figure 2, sur le premier insert 13 et est vissé sur un filetage extérieur 27 du second insert 25. Par son extrémité éloignée de l'accouplement 12, le second insert 25 est engagé de façon étanche dans un alésage 30 d'un raccord 31 prévu à l'extrémité libre de la canalisation 7 La figure 2 montre également que le raccord 6 du côté de la partie inférieure du four présente un raccord 32 pour un fluide de refroidissement auxiliaire. La figure 3 représente un distributeur 33 à partir duquel quatre parcours de fluide de refroidisse- ment 34, 35, 36 et 37 mènent à un collecteur 38 prévu du côté de la sortie Les parcours 35, 36 et 37 passent par les bobines 5, 5 a et 5 b, tandis que le parcours de fluide 34 est prévu pour l'alimentation en fluide de refroidissement d'un réfrigérant auxiliaire supérieur 39 et d'un réfrigérant auxiliaire inférieur 40 La figure 3 montre schématiquement les accouplements 12 à 12 h, permettant de déconnecter la partie inférieure du four de ses canalisations Un élément important pour le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 3, sont des conduites de mise en court-circuit 41, 42 et5 43, faites d'une matière plastique non conductrice électrique, dans chacune desquelles est incorporée une soupape de retenue, comme par exemple celle désignée par 44 Grâce à ces conduites de mise en court-circuit 41, 42 et 43, il devient possible de faire circuler du fluide de refroidissement venant d'une seule canalisa- tion 45 de fluide de refroidissement auxiliaire à travers les deux réfrigérants auxiliaires 39 et 40 et toutes les trois bobines d'induction 5, 5 a et 5 b vers le collecteur 38 Pour faire agir le refroidissement auxilaire, il suffit par conséquent de fermer deux accouplements 12 h et 12 f en tout. REVENDICATIONS 1 Four de fusion à induction comprenant une partie inférieure que l'on peut faire sortir hors du four et qui comporte un creuset avec au moins une bobine 5 d'induction et un refroidissement par eau, et pour lequel est prévue au moins une canalisation collective pour l'amenée de courant électrique et d'eau, qui peut être reliée par un accouplement à un raccord de la partie inférieure du four, caractérisé en ce que l'ac- couplement ( 12) comprend une première pièce insérée ( 13) de forme tubulaire, montée étanche dans un raccord de la partie inférieure ( 3) du four, et une seconde pièce insérée ( 25) montée étanche dans la canalisation ( 7 > et que, pour relier entre elles les pièces insérées ou15 inserts ( 13, 25), un écrou d'accouplement ( 26) est disposé axialement immobile sur l'un ( 13 > des inserts et peut être vissé sur un filetage extérieur ( 27) de l'autre insert ( 25). 2 Four de fusion à induction selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les deux inserts ( 13, ) à l'état accouplé s'appliquent l'un contre l'autre par une surface de contact conique ( 28, 29). 3 Four de fusion à induction selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que l'insert ( 13) côté partie inférieure du four comporte une soupape de retenue ( 17) s'ouvrant vers la partie inférieure ( 3) du four et I'insert ( 25) côté canalisation comporte une soupape de retenue ( 24) fermant en direction de la partie inférieure ( 3) du four, et que les clapets ( 19, 23) des soupapes de retenue ( 17, 24) présentent chacun un poussoir de soupape ( 21, 22 > qui dépasse à la posi- tion fermée de la face d'extrémité de l'insert ( 13, 25) à accoupler à la face d'extrémité correspondante de l'autre insert, les poussoirs ( 21, 22) des deux clapets étant mutuellement alignés. 4 Four de fusion à induction selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le raccord ( 61 côté partie inférieure du four présente un raccord ( 32) de fluide de refroidissement auxiliaire. Four de fusion à induction selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les inserts ( 13, 25) sont disposés étanches dans un alésage ( 14) du raccord ( 6) de la partie inférieure ( 3) du four ou dans un alésage ( 30) du raccord ( 31) de la canalisation ( 7) à l'aide d'une bague d'étanchéité ( 15) et la distance séparant cette bague d'étanchéité ( 15) de l'extrémité extérieure de l'alésage ( 14, 30) est si grande que la soupape de retenue ( 17, 24) contenue dans le raccord ( 6, 31) concerné se ferme avant que la bague d'étanchéité ( 15) ne quitte l'alésage ( 14, 30) lorsque l'insert ( 13, 25) est extrait de l'alésage ( 14, 30). 6 Four de fusion à induction selon l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une conduite de mise en court-citcuit ( 41, 42, 43), qui n'est pas conductrice électriquement, court-circuite dans la partie inférieure ( 3) du four au moins deux parcours de fluide de refroidissement ( 34 37) qui sont indépendants l'un de l'autre lors du fonctionnement du four de fusion à induction, et que cette conduite de mise en court- circuit ( 41, 42, 43) contient une soupape de retenue ( 44) s'ouvrant dans le sens de l'écoulement de l'eau au cours du fonctionnement du four d'induction. 7 Four de fusion à induction selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce que tous les parcours de fluide de refroidissement ( 34 37 > sont court-circuités par des conduites de mise en court-circuit ( 41, 42, 43) qui ne sont pas conductrices électriquement, de sorte qu'il suffit de deux raccords de fluide de refroidisse- ment auxiliaire ( 32) pour le refroidissement auxiliaire.