Brevet FR2926696A1 — publié le 20090724

PROCEDE DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION DE PIECES METALLIQUES ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de chauffage par induction de pièces métalliques, dans lequel on porte lesdites pièces métalliques à une température déterminée à l'intérieur d'inducteurs alimentés par des générateurs, en vue de les transformer et notamment de les forger au moyen d'une presse. L'invention concerne également un dispositif de chauffage par induction io de pièces métalliques, dans lequel lesdites pièces métalliques sont portées à une température déterminée à l'intérieur d'inducteurs alimentés par des générateurs, en vue de les transformer et notamment de les forger dans une presse, pour la mise en oeuvre du procédé. is Dans les fours à induction connus, des pièces métalliques ou lopins sont habituellement introduits dans un tunnel associé à au moins un inducteur alimenté par un générateur, dans lequel lesdits lopins avancent linéairement selon l'axe du tunnel pour subir une élévation de température qui atteint finalement une valeur déterminée correspondant à la température de formage 20 des pièces. Ce procédé bien connu, appelé procédé de chauffage par induction au défilé, a l'avantage de se dérouler en continu, les pièces froides étant introduites à une extrémité du tunnel et les pièces chaudes étant extraites à l'extrémité opposée. La longueur du tunnel, la vitesse de défilement des pièces métalliques fréquemment appelées billettes et la puissance du générateur sont 25 calculées de telle manière que la température de formage soit atteinte lorsque les pièces sont extraites à la sortie du tunnel. L'un des problèmes que l'on rencontre avec ce type de fours à induction au défilé est lié au fait qu'il est difficile de maîtriser l'ensemble des paramètres: 30 vitesse de défilement, longueur du tunnel, donc temps de séjour, puissance du four, etc., de sorte que les aléas de cycles génèrent des disparités de température d'un lopin au suivant. On ne peut pas garantir une uniformité de 2 2926696 température d'un lopin à un autre. Les températures des différents lopins se situent dans une fourchette de valeurs qui peut être relativement étendue, ce qui peut avoir des conséquences sur la qualité des produits formés. 5 En outre, en cas d'arrêt de la production, suite par exemple à un incident sur une presse, tous les lopins présents dans le tunnel doivent être extraits en vue d'un recyclage. En effet, s'ils étaient maintenus dans le tunnel pendant la durée de l'incident, certains lopins atteindraient la température de fusion, alors que d'autres seraient trop froids pour pouvoir être formés. Un arrêt de lo l'alimentation de la presse en lopins chauffés entraîne une perte de temps, donc une perte de production, ce qui est préjudiciable au bon déroulement du rythme de production et réduit la productivité d'une installation. Un autre inconvénient qui est lié à ce procédé de chauffage par induction 15 au défilé est celui de la non uniformité de la température des lopins. En effet, le chauffage par induction consiste à chauffer le lopin à coeur, de sorte que la répartition de la température dans la pièce n'est pas uniforme et l'on constate des décalages élevés entre le coeur de la pièce et sa surface périphérique. Les sondes de mesures par rayonnement infrarouge ne mesurent que la température 20 de la surface, de sorte que, même lorsque l'on constate que la température de la surface est égale à la température de consigne, la température au coeur de la pièce peut être sensiblement plus basse. La conséquence en est que la presse doit être plus puissante pour pouvoir former une pièce à partir d'un lopin sensiblement plus froid au coeur qu'il ne l'est en surface. 25 La présente invention se propose de pallier l'ensemble de ces inconvénients en concevant un procédé qui permet à la fois de gérer individuellement la montée en température des lopins, qui permet d'organiser le maintien en température des lopins pendant un arrêt de production dû à un 30 incident survenant en aval du four de chauffage par induction et qui permet d'assurer une homogénéité de la température dans toute la pièce. Ce but est atteint par le procédé selon l'invention, caractérisé en ce que l'on procède au chauffage individuel de chacune des pièces métalliques au moyen d'un inducteur individuel associé à au moins un générateur dédié à cet inducteur individuel, en maintenant lesdites pièces pendant un premier intervalle de temps déterminé dans ledit inducteur individuel pour amener chaque pièce à sa température de formage. Selon un mode de réalisation avantageux, après le séjour d'une pièce dans un inducteur individuel pendant ledit premier intervalle de temps déterminé, io on dispose ladite pièce dans un inducteur d'homogénéisation de la température, pendant un deuxième intervalle de temps déterminé avant de la déplacer sous une presse en vue de son formage. D'une manière préférentielle l'on introduit chacune des pièces 15 métalliques dans l'inducteur individuel correspondant au moyen de premiers moyens de transfert, en ce que l'on extrait chacune des dites pièces métalliques, après ledit premier intervalle de temps déterminé au moyen de deuxièmes moyens de transfert de transfert qui les introduit dans ledit inducteur d'homogénéisation et en ce que l'on extrait chacune des dites pièces métalliques, 20 après ledit deuxième intervalle de temps déterminé au moyen de troisièmes moyens de transfert qui la met sous une presse en vue de son formage. Ce but est également atteint par le dispositif de chauffage par induction selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un inducteur 25 individuel associé à au moins un générateur dédié à cet inducteur individuel en vue de chauffer des pièces métalliques en les maintenant pendant un premier intervalle de temps déterminé dans ledit inducteur individuel, pour amener chaque pièce à sa température de formage. 30 Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte au moins un inducteur d'homogénéisation de la température, agencé pour recevoir ladite pièce, pendant un deuxième intervalle de temps déterminé, après son séjour 15 4 2926696 dans un inducteur individuel pendant ledit premier intervalle de temps déterminé et avant de la déplacer sous une presse en vue de son formage. D'une manière particulièrement avantageuse, le dispositif comporte des 5 premiers moyens de transfert pour introduire chacune des pièces métalliques dans un inducteur individuel, des deuxièmes moyens de transfert pour extraire chacune des dites pièces métalliques, après ledit premier intervalle de temps déterminé et pour les introduire dans ledit inducteur d'homogénéisation et des troisièmes moyens de transfert pour retirer lesdites pièces métalliques, après ledit deuxième intervalle de temps déterminé, et pour les amener sous une presse en vue de leur formage. Selon une forme de réalisation particulière, les dits premiers, deuxièmes et troisièmes moyens de transfert comportent chacun un robot indépendant. De façon avantageuse, ledit inducteur d'homogénéisation de la température des pièces métalliques comporte au moins un générateur dédié à cet inducteur. 20 Ledit générateur dudit inducteur d'homogénéisation de la température des pièces métalliques comporte avantageusement au moins une bobine d'induction logée dans un espace central délimité par deux joues latérales. Ledit générateur dudit inducteur d'homogénéisation de la température 25 des pièces métalliques comporte de préférence un circuit de fluide de refroidissement en vue de réguler la température à l'intérieur de l'inducteur. Le dispositif peut comporter plusieurs inducteurs d'homogénéisation de la température des pièces métalliques afin de permettre d'uniformiser la 30 température de plusieurs pièces métalliques avant leur formage, par exemple sous une presse. 5 2926696 La présente invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'une forme de mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, et d'une forme de réalisation avantageuse du dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, en référence aux dessins annexés donnés à titre indicatif 5 et non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective représentant une forme de réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, io - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1, et les figures 3A, 3B, 3C et 3D représentent des vues, respectivement en perspective partielle, en coupe longitudinale, de dessous et en coupe transversale d'un inducteur d'homogénéisation. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif selon l'invention comprend une installation 10 équipée d'au moins une ligne de chauffage par induction destinée à porter à une température de formage des pièces métalliques appelées lopins 30 (voir figure 3C). A cet effet, cette ligne comporte un ensemble d'inducteurs individuels 11 associés chacun à au moins un générateur 12 dédié à un inducteur individuel 11 correspondant. Elle comporte en outre un premier moyen de transfert 13 pour introduire chacun des lopins provenant d'une source d'approvisionnement (non représentée), dans un inducteur individuel 11. Ce premier moyen de transfert 13 est constitué, dans l'exemple représenté, par un robot suspendu, mais il pourrait bien entendu comporter n'importe quel autre équipement approprié pour effectuer les mêmes fonctions. Les inducteurs 11 peuvent avoir des caractéristiques constructives spécifiques, selon la taille et la forme des lopins à traiter, et sont pilotés individuellement. Les lopins sont introduits dans les inducteurs 11 individuellement, les uns après les autres, chauffés selon une puissance déterminée et y séjournent pendant un premier intervalle de temps calculé pour qu'ils atteignent la température adéquate. Ils sont extraits des inducteurs individuels 11 au moment où ils ont atteint la température 6 2926696 souhaitée par un deuxième moyen de transfert 14 également constitué, dans l'exemple représenté, par un robot suspendu. Comme précédemment, ce deuxième moyen de transfert 14 pourrait comporter n'importe quel autre équipement approprié pour effectuer les mêmes fonctions. 5 Le robot suspendu, constituant ledit deuxième moyen de transfert 14 est agencé pour transférer les lopins chauffés dans les inducteurs individuels 11, vers au moins un inducteur d'homogénéisation 15, associé à un générateur 15a, qui définit un espace intérieur maintenu à une température fixe, dite de consigne. io Le lopin qui est introduit dans ledit inducteur d'homogénéisation 15 à la sortie d'un inducteur individuel 11, présente une température qui n'est pas forcément uniforme ou qui n'est pas exactement égale à la température de formage. II est maintenu dans l'inducteur d'homogénéisation 15 pendant un deuxième intervalle de temps suffisant pour que sa température devienne absolument uniforme du 15 coeur à la surface périphérique et pour que cette température soit absolument égale à la température de consigne correspondant à la température optimale pour le formage. L'installation 10 peut comporter plusieurs inducteurs d'homogénéisation 20 15, associés respectivement à plusieurs générateurs 15a, si l'installation le nécessite. Cet agencement permet à la fois de garantir l'uniformité de la température des lopins à former, mais permet également de maintenir des lopins préchauffés, à une température sensiblement constante, en cas d'incident sur la presse ou en aval de l'inducteur d'homogénéisation 15, pendant le temps 25 nécessaire à la remise en route de l'installation. Comme tous les inducteurs, à la fois les inducteurs individuels 11 et les inducteurs d'homogénéisation 15 sont pilotés de manière indépendante, la puissance électrique, le temps de séjour des lopins et par conséquent la 30 température au moment de l'extraction finale en vue de leur transfert sous la presse de formage peuvent être commandés avec une grande précision. Le transfert final des lopins portés intégralement à la température souhaitée à la sortie de l'inducteur d'homogénéisation 15, est pris en charge par un troisième moyen de transfert 16, qui est, comme précédemment constitué dans l'exemple représenté, par un robot suspendu. Ce troisième moyen de transfert 16 est agencé pour amener un lopin chauffé comme il le convient dans une machine 17 (représentée schématiquement) destinée à le transformer, par exemple une presse, un laminoir ou similaire. Les figures 3A, 3B, 3C et 3D représentent un inducteur d'homogénéisation 15 comprenant deux joues latérales 20a et 20b qui définissent io un espace central dans lequel les lopins 30 sont chauffés et deux fermetures d'extrémité 21a et 21 b qui ferment l'espace intérieur de l'inducteur d'homogénéisation 15. Cet espace intérieur contient au moins une bobine d'induction 15b qui constitue le générateur 15a mentionné précédemment. La fermeture d'extrémité 21 b porte deux embouts 22a et 22b respectivement 15 d'arrivée et de sortie de fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, qui sont raccordés à des tubulures 23a et 23b reliées à un circuit de circulation du fluide de refroidissement 24. Ce circuit de refroidissement 24 comporte un certain nombre de conduits 24a et 24b, sensiblement verticaux, qui sont respectivement greffés sur les tubulures 23a et 23b pour refroidir le générateur 15a constitué d'un 20 tube isolé formé en spirale et qui définit un espace cylindrique dans lequel sont disposées en ligne les pièces métalliques 30 ou lopins. La bobine d'induction 15b et le circuit de refroidissement 24 permettent d'assurer une régulation précise de la température à l'intérieur de l'inducteur 25 d'homogénéisation 15 et d'amener ou de maintenir les lopins qu'il contient à la température souhaitée. Les pièces métalliques 30 sont introduites dans ledit espace cylindrique par les ouvertures d'extrémité. Ces pièces peuvent circuler ou séjourner 30 statiquement pendant un temps déterminé dans cet espace. L'introduction et le retrait s'effectuent par les robots de manipulation. 8 2926696 L'installation 10 représentée remplit intégralement les objectifs fixés de sorte que l'invention répond au problème technique posé. Certains composants pourraient être modifiés au point de vue de leur conception et de leur construction. Néanmoins, toutes les modifications qui ne modifient en rien les s principes fondamentaux et les fonctionnalités de l'installation décrite et définie par les revendications ne sortent pas du champ de protection de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage par induction de pièces métalliques, dans lequel on porte lesdites pièces métalliques à une température déterminée à l'intérieur d'inducteurs alimentés par des générateurs, en vue de les transformer et notamment de les forger au moyen d'une presse (17), caractérisé en ce que l'on procède au chauffage individuel de chacune des pièces métalliques au moyen d'un inducteur individuel (11) associé à au moins un générateur (12) dédié à cet inducteur individuel, en maintenant lesdites pièces pendant un premier intervalle io de temps déterminé dans ledit inducteur individuel (11) pour amener chaque pièce à sa température de formage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après le séjour d'une pièce dans un inducteur individuel (11) pendant ledit premier intervalle de 15 temps déterminé, on dispose ladite pièce dans un inducteur d'homogénéisation (15) de la température, pendant un deuxième intervalle de temps déterminé avant de la déplacer sous une presse (17) en vue de son formage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on introduit 20 chacune des pièces métalliques dans l'inducteur individuel (11) correspondant au moyen d'un premier moyen de transfert (13), en ce que l'on extrait chacune des dites pièces métalliques, après ledit premier intervalle de temps déterminé au moyen d'un deuxième moyen de transfert de transfert (14) qui les introduit dans ledit inducteur d'homogénéisation (15) et en ce que l'on extrait chacune des dites 25 pièces métalliques, après ledit deuxième intervalle de temps déterminé, au moyen d'un troisième moyen de transfert (16) qui le met sous une presse (17) en vue de son formage. 4. Dispositif de chauffage par induction de pièces métalliques, agencé pour 30 porter lesdites pièces métalliques à une température déterminée à l'intérieur d'inducteurs (11) alimentés par des générateurs (12), en vue de les former au moyen d'une presse (17), selon l'une quelconque des revendications 9 30 2926696 précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un inducteur individuel (11) associé à au moins un générateur (12) dédié à cet inducteur individuel (11) en vue de chauffer des pièces métalliques, en les maintenant pendant un premier intervalle de temps déterminé dans ledit inducteur individuel (Il) pour amener 5 chaque pièce à sa température de formage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un inducteur d'homogénéisation (15) de la température, agencé pour recevoir ladite pièce, pendant un deuxième intervalle de temps déterminé, après 10 son séjour dans un inducteur individuel (11), pendant ledit premier intervalle de temps déterminé et avant de la déplacer sous une presse (17) en vue de son formage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un premier moyen de transfert (13) pour introduire chacune des pièces métalliques dans un inducteur individuel (11), un deuxième moyen de transfert (14) pour extraire chacune des dites pièces métalliques, après ledit premier intervalle de temps déterminé et pour les introduire dans ledit inducteur d'homogénéisation (15) et un troisième moyen de transfert (16) pour retirer lesdites pièces métalliques, après ledit deuxième intervalle de temps déterminé, et pour les amener sous une presse (17) en vue de leur formage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits premier (13), deuxième (14) et troisième moyens (16) de transfert comportent chacun un 25 robot indépendant. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit inducteur d'homogénéisation (15) de la température des pièces métalliques comporte au moins un générateur (15a) dédié à cet inducteur. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit générateur (15a) dudit inducteur d'homogénéisation (15) de la température des pièces 11 2926696 métalliques comporte au moins une bobine d'induction (15b) logée dans un espace central délimité par deux joues latérales (20a) et (20b). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit générateur 5 (15a) dudit inducteur d'homogénéisation (15) de la température des pièces métalliques comporte un circuit de fluide de refroidissement (24). 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs inducteurs d'homogénéisation (15) de la température des pièces lo métalliques