CA2021303A1 - Procede de chauffage d'un bain metallique - Google Patents
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Abstract
Procédé de chauffage d'une masse métallique, notamment maintien en fusion d'un bain métallique, du genre où l'on développe une énergie rayonnante dans un espace surplombant ladite masse métallique en direction de la surface de la masse métallique, ou bain métallique. On fait propager l'énergie rayonnante dans une atmosphère de gaz neutre puis au travers d'une nappe flottante formée d'éléments de transition constituée d'une pluralité de plaques en matériau bon conducteur thermique, bon absorbeur de rayonnement, et de densité assurant leur flottabilité dans le métal en cours de chauffage. L'invention s'applique en premier lieu à la fonderie d'aluminium ou d'alliages d'aluminium.
Description
202~L30^~
L'invention concerne un pr~ce~e ~e chauffage d'une masse m~tallique, notanment maintien en fusion d'un bain métallique, du genre o~ l'on d~velc~pe u~e ~P~rg~e ~a~on~a~te danh~ u~ ~space ~wrplc~ba~
ladite masse m~tallique en direction de la surface de la masse métallique ou bain métallique.
Ce genre de technique est essentiellement utilis~ en fusion dans le~ fours dits ~ b~ssin pour la fusion et/ou le maintien d'alliages d~aluminium, où la chaleur nécessaire à la fusion ou au maintien en fusion du métal est fou mie par des éléments chauffants placés en vo~te et rayonnant directement sur la charge.
Le faible co~fficient d~absorption du métal li~uide ~coéfficient d'émissivité) pour l'aluminium liquide de l'ordre de 0,15 à 0,23) pose les problèmes suivants dans ce type de four :
Les temp~ratures de voûte sont importantes (souvent superieures à lOOO~C) afin de pouvoir transferer l'énergie entre la voûte et le bain (tenpérature de bain de l~ordre de 700C avec les alliages d'aluminium). Les pertes thermiques par les réfractaires et l'usure des él~ments chauffants augnentent ~I mesure que la température de la voûte s'élève.
De ce fait, ces fours manquent de nervosit~. Une renontée de la te~erature du bain de quelques degrés (consécutive par exenple à
l'arrivée d'une poche de m~tal liquide) peut prendre parfois plusieurs dizaines de minutes. Pendant ce laps de tenps, la fabrication des pieces moulées est interrompue. Les arrêts peuvent donc perturber gravement la fabrication.
D'autre part, la puissance installée doit être très supérieure à l'énergie m~yenne consommée. Dans le cas d'un four de maintien d'alliages d'aluminium, on a typiquement 80 kw de puissance install~e pour 30 kwh/h de consw mation moyenne.
De plus, ce type de transfert thermique favorise la formation de concrétions d'oxydes qui détruisent les réfractaires du bain.
Pour tenter de résoudre ces problemes, on a proposé de répandre sur le bain un corps pulv~rulent absorbant le rayonnement (graphite ou SiC) et dont la densité est inférieure à qelle de l'aluminium liquide.
Cette manière de proc~der n'est pas très efficace car le corps pulvérulent est oxydé par l'oxygène de l'air et disparaît de la surface du bain avec émission de monoxyde de carbone, ce qui présente un danger certain pour les op~rateurs travaillant autour du four (risques d'intoxication et d'explosion). D'autre part les grains ont tendance ., .
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L'invention concerne un pr~ce~e ~e chauffage d'une masse m~tallique, notanment maintien en fusion d'un bain métallique, du genre o~ l'on d~velc~pe u~e ~P~rg~e ~a~on~a~te danh~ u~ ~space ~wrplc~ba~
ladite masse m~tallique en direction de la surface de la masse métallique ou bain métallique.
Ce genre de technique est essentiellement utilis~ en fusion dans le~ fours dits ~ b~ssin pour la fusion et/ou le maintien d'alliages d~aluminium, où la chaleur nécessaire à la fusion ou au maintien en fusion du métal est fou mie par des éléments chauffants placés en vo~te et rayonnant directement sur la charge.
Le faible co~fficient d~absorption du métal li~uide ~coéfficient d'émissivité) pour l'aluminium liquide de l'ordre de 0,15 à 0,23) pose les problèmes suivants dans ce type de four :
Les temp~ratures de voûte sont importantes (souvent superieures à lOOO~C) afin de pouvoir transferer l'énergie entre la voûte et le bain (tenpérature de bain de l~ordre de 700C avec les alliages d'aluminium). Les pertes thermiques par les réfractaires et l'usure des él~ments chauffants augnentent ~I mesure que la température de la voûte s'élève.
De ce fait, ces fours manquent de nervosit~. Une renontée de la te~erature du bain de quelques degrés (consécutive par exenple à
l'arrivée d'une poche de m~tal liquide) peut prendre parfois plusieurs dizaines de minutes. Pendant ce laps de tenps, la fabrication des pieces moulées est interrompue. Les arrêts peuvent donc perturber gravement la fabrication.
D'autre part, la puissance installée doit être très supérieure à l'énergie m~yenne consommée. Dans le cas d'un four de maintien d'alliages d'aluminium, on a typiquement 80 kw de puissance install~e pour 30 kwh/h de consw mation moyenne.
De plus, ce type de transfert thermique favorise la formation de concrétions d'oxydes qui détruisent les réfractaires du bain.
Pour tenter de résoudre ces problemes, on a proposé de répandre sur le bain un corps pulv~rulent absorbant le rayonnement (graphite ou SiC) et dont la densité est inférieure à qelle de l'aluminium liquide.
Cette manière de proc~der n'est pas très efficace car le corps pulvérulent est oxydé par l'oxygène de l'air et disparaît de la surface du bain avec émission de monoxyde de carbone, ce qui présente un danger certain pour les op~rateurs travaillant autour du four (risques d'intoxication et d'explosion). D'autre part les grains ont tendance ., .
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2~2~393 .:' :
. ~
s'agglom~rer avec l'sluminium, C8 qui fait chuter le coefficient d'absorption de la surface.
Le procédê suivant l~invention permet d'éviter les inconvénients susmentionnés, en faisant propager l'~nergie rayonnante dans une atmosph~re de gaz neu~re, puis au travers d'une nappe flottante formée d'elénlents de transition constituée d'une pluralité de plaques en mttériau bon conducteur the~nique. bon absorbeur de rayonnement, et de densité assurant leur flottabilit~ dans le métal en cours de chauffage. Grâce au bon coefficient d'absorption des plaques (de l'ordre de 0,9) on ameliore le transfert thermique entre les plaques et la voûte rayonnante, la chaleur étant ensuite transférée par conduction des plaques vers le bain, L'utilisation de plaques limite les d~pôts d'aluminium sur la surface absorbante (le coefficient d'absorption de la surface reste donc très bon en utilisation.
L'atmosphère inerte peut 8tre injectée au travers du bain par un bouchon poreux au fond du bassin ou directement à travers la voûte d'enceinte, Le débit de gaz inerte est sjusté de façon à maintenir une l~gère surpression dans l'enceinte. Gn ~lirnine ainsi les entrées d'air et on linlite l'oxydation du carbone et tout risque de formation de monoxyde de carbone. L'atmosphère l~gèrement réductrice ou neutre dans le four ne favorise pas le développement des concrétions, ce qui permet d'~méliorer la duree de vie des réfractaires.
Le procédé selon l'invention per~let en outre d'accroitre notablement la nervosité des fours et leur productivite (diminution des arrêts de moulage). En effet, à ter~pérature de voûte constante, l'énergie transférée au bain est nettementplus in~ortante (en théorie accrue d'un facteur multiplicatif qui correspond au rapport des coefficients d'absorption des surfaces 0,~/0,2 = 4,5) dans la réalité, on constate que ce facteur multiplicatif est cependant plus faible, Selon une for~e de mise en oeuvre, les ~l~ments de transition en forme de plaques sont réalisés en graphite ou carbone et le gaz neutre est de l'azote et/ou argon.
L'invention est illustrée à titre d'exerrple en rcférence au dessin annexé qui est une vue schematique en coupe d'un four de maintien en fusion opérant selon l'invention.
Un tel four de maintien comporte un bassin 1 formé d'un fond 2 et de parois latérales 3 et 4 ; il contient un métal liquide 5, par . .
"~
~ :
.
:- . . .
., ~. ~ . .. .
2~2130~
exemple un alliage d~aluminium. Une zone d'adnission 6 de m~tal liquide ou de lingots est recouverte par une porte pivotante 13 et ~ l'oppos~
une zone 7 sert à prélever du métal liquide vers une nachine de moulage.
Entre les zones 6 et 7 est ménagée l'enceinte de chauffage 8 ~
voûte 9 et parois latérales 10 plonaeant en dessous du niveau de bain liquide. La voûte 9 est équipée de mDyens de chauffage à rayonnement 12. Un injecteur de gaz neutre (non représenté) dans l'enceinte 8 est m~nagé soit au travers d'une paroi 10 d'enceinte, soit sous forme de bouchon poreux au travers du fond 2 du bassin, à l'aplomb de l'enceinte 8, le tout de façon que l'intérieur 11 de l'enceinte 8 reste sous faible surpression.
Par une tr~ppe non représent~e, n~nagée au travers de la paroi d'enceinte 10, on a engagé sur la surface du bain de métal en fusion une pluralit~ d~éléments de graphite ou de carbone 3 sous for,me de plaques de faible ~paisseur (de l'ordre de quelques centimètres) de façon à former une nappe flottante recouvrant la plus grande partie de la surface du bain metallique 5.
L'invention s'applique en premier lieu à la fonderie d'aluminium ou d'alliages d'aluminium.
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s'agglom~rer avec l'sluminium, C8 qui fait chuter le coefficient d'absorption de la surface.
Le procédê suivant l~invention permet d'éviter les inconvénients susmentionnés, en faisant propager l'~nergie rayonnante dans une atmosph~re de gaz neu~re, puis au travers d'une nappe flottante formée d'elénlents de transition constituée d'une pluralité de plaques en mttériau bon conducteur the~nique. bon absorbeur de rayonnement, et de densité assurant leur flottabilit~ dans le métal en cours de chauffage. Grâce au bon coefficient d'absorption des plaques (de l'ordre de 0,9) on ameliore le transfert thermique entre les plaques et la voûte rayonnante, la chaleur étant ensuite transférée par conduction des plaques vers le bain, L'utilisation de plaques limite les d~pôts d'aluminium sur la surface absorbante (le coefficient d'absorption de la surface reste donc très bon en utilisation.
L'atmosphère inerte peut 8tre injectée au travers du bain par un bouchon poreux au fond du bassin ou directement à travers la voûte d'enceinte, Le débit de gaz inerte est sjusté de façon à maintenir une l~gère surpression dans l'enceinte. Gn ~lirnine ainsi les entrées d'air et on linlite l'oxydation du carbone et tout risque de formation de monoxyde de carbone. L'atmosphère l~gèrement réductrice ou neutre dans le four ne favorise pas le développement des concrétions, ce qui permet d'~méliorer la duree de vie des réfractaires.
Le procédé selon l'invention per~let en outre d'accroitre notablement la nervosité des fours et leur productivite (diminution des arrêts de moulage). En effet, à ter~pérature de voûte constante, l'énergie transférée au bain est nettementplus in~ortante (en théorie accrue d'un facteur multiplicatif qui correspond au rapport des coefficients d'absorption des surfaces 0,~/0,2 = 4,5) dans la réalité, on constate que ce facteur multiplicatif est cependant plus faible, Selon une for~e de mise en oeuvre, les ~l~ments de transition en forme de plaques sont réalisés en graphite ou carbone et le gaz neutre est de l'azote et/ou argon.
L'invention est illustrée à titre d'exerrple en rcférence au dessin annexé qui est une vue schematique en coupe d'un four de maintien en fusion opérant selon l'invention.
Un tel four de maintien comporte un bassin 1 formé d'un fond 2 et de parois latérales 3 et 4 ; il contient un métal liquide 5, par . .
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2~2130~
exemple un alliage d~aluminium. Une zone d'adnission 6 de m~tal liquide ou de lingots est recouverte par une porte pivotante 13 et ~ l'oppos~
une zone 7 sert à prélever du métal liquide vers une nachine de moulage.
Entre les zones 6 et 7 est ménagée l'enceinte de chauffage 8 ~
voûte 9 et parois latérales 10 plonaeant en dessous du niveau de bain liquide. La voûte 9 est équipée de mDyens de chauffage à rayonnement 12. Un injecteur de gaz neutre (non représenté) dans l'enceinte 8 est m~nagé soit au travers d'une paroi 10 d'enceinte, soit sous forme de bouchon poreux au travers du fond 2 du bassin, à l'aplomb de l'enceinte 8, le tout de façon que l'intérieur 11 de l'enceinte 8 reste sous faible surpression.
Par une tr~ppe non représent~e, n~nagée au travers de la paroi d'enceinte 10, on a engagé sur la surface du bain de métal en fusion une pluralit~ d~éléments de graphite ou de carbone 3 sous for,me de plaques de faible ~paisseur (de l'ordre de quelques centimètres) de façon à former une nappe flottante recouvrant la plus grande partie de la surface du bain metallique 5.
L'invention s'applique en premier lieu à la fonderie d'aluminium ou d'alliages d'aluminium.
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Claims (8)
1. Procédé de chauffage d'une masse mé-tallique, notamment maintien en fusion d'un bain métallique, du genre où l'on développe une énergie rayonnante dans un espace surplombant ladite masse métallique en direction de la surface de la masse métallique, ou bain métallique, caractérisé en ce qu'on fait propager l'énergie rayonnante dans une atmosphère de gaz neutre puis au travers d'une nappe flottante formée d'éléments de transition constituée d'une pluralité de plaques en matériau bon conducteur thermique, bon absorbeur de rayonnement, et de densité
assurant leur flottabilité dans le métal en cours de chauffage.
assurant leur flottabilité dans le métal en cours de chauffage.
2. Procédé de chauffage d'un bain métalli-que selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de transition en forme de plaques sont réalisés en graphite ou carbone.
3. Procédé de chauffage d'un bain métalli-que selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz neutre d'inertage d'atmosphère est de l'azote et/ou de l'argon.
4. Procédé de chauffage d'un bain métalli-que selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atmosphère inerte est réalisée par injection de gaz inerte dans une enceinte en forme de cloche sur-plombant à pénétration latérale ledit bain liquide et incorporant en voûte les moyens de chauffage à énergie rayonnante.
5. Procédé de chauffage d'un bain mé-tallique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'atmosphère inerte est réalisée par injection de gaz inerte dans une enceinte en forme de cloche sur-plombant à pénétration latérale ledit bain liquide et incorporant en voûte les moyens de chauffage à énergie rayonnante.
6. Procédé de chauffage d'un bain mé-tallique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé
en ce que l'injection de gaz inerte s'effectue au travers d'une paroi d'enceinte.
en ce que l'injection de gaz inerte s'effectue au travers d'une paroi d'enceinte.
7. Procédé de chauffage d'un bain mé-tallique selon la revendication 4 ou 5, caractérisé
en ce que l'injection de gaz inerte s'effectue par le fond du bassin récepteur de métal liquide.
en ce que l'injection de gaz inerte s'effectue par le fond du bassin récepteur de métal liquide.
8. Application au procédé selon l'une quel-conque des revendications 1 à 5 au four à voûte rayonnante de traitement de métaux à faible co-efficient d'absorption, notamment d'aluminium ou d'alliage d'aluminium.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8910222A FR2650380A1 (fr) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | Procede de chauffage d'un bain metallique |
| FR8910222 | 1989-07-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2021303A1 true CA2021303A1 (fr) | 1991-01-29 |
Family
ID=9384263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002021303A Abandoned CA2021303A1 (fr) | 1989-07-28 | 1990-07-17 | Procede de chauffage d'un bain metallique |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0410829A1 (fr) |
| CA (1) | CA2021303A1 (fr) |
| FR (1) | FR2650380A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250026A (en) * | 1992-05-27 | 1993-10-05 | Destron/Idi, Inc. | Adjustable precision transponder injector |
| WO2017157278A1 (fr) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 广州众煌电子科技有限公司 | Four de fusion de métal |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4027862A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-07 | Frank W. Schaefer Inc. | Metal melting furnace with alternate heating systems |
| GB1561786A (en) * | 1976-12-09 | 1980-03-05 | Ass Eng Ltd | Heating vessles for molten metal |
| US4353738A (en) * | 1981-05-18 | 1982-10-12 | Lectromelt Corporation | Lead smelting method |
| DE3512868A1 (de) * | 1985-04-04 | 1986-10-09 | W. Strikfeldt & Koch Gmbh, 5276 Wiehl | Ofen, insbesondere schmelz- oder warmhalteofen fuer metall |
| IT1205512B (it) * | 1986-12-30 | 1989-03-23 | Mauro Poppi | Forno per la cottura di materiali ceramici quali piastrelle e simili |
-
1989
- 1989-07-28 FR FR8910222A patent/FR2650380A1/fr not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-06-28 EP EP90401858A patent/EP0410829A1/fr not_active Withdrawn
- 1990-07-17 CA CA002021303A patent/CA2021303A1/fr not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250026A (en) * | 1992-05-27 | 1993-10-05 | Destron/Idi, Inc. | Adjustable precision transponder injector |
| WO2017157278A1 (fr) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 广州众煌电子科技有限公司 | Four de fusion de métal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0410829A1 (fr) | 1991-01-30 |
| FR2650380A1 (fr) | 1991-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request | ||
| FZDE | Dead |