EP1485664A2 - Four a induction a creuset froid - Google Patents

Four a induction a creuset froid

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Publication number
EP1485664A2
EP1485664A2 EP03709913A EP03709913A EP1485664A2 EP 1485664 A2 EP1485664 A2 EP 1485664A2 EP 03709913 A EP03709913 A EP 03709913A EP 03709913 A EP03709913 A EP 03709913A EP 1485664 A2 EP1485664 A2 EP 1485664A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sectors
faces
crucible
ceramic
coated
Prior art date
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Granted
Application number
EP03709913A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1485664B1 (fr
Inventor
Patrice Brun
Jacques Lacombe
Christian Ladirat
Francis Bousquet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Orano Demantelement SAS
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP1485664A2 publication Critical patent/EP1485664A2/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1485664B1 publication Critical patent/EP1485664B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B14/061—Induction furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B2014/0843—Lining or casing

Definitions

  • the subject of this invention is a crucible and a hearth of an induction furnace for the incineration and vitrification of organic matter, the vitrification of radioactive or non-radioactive waste, the vitrification of hazardous waste and the fusion of refractory bodies.
  • the structure of such ovens essentially comprises a refractory concrete hearth comprising cooling water circuits on which is installed a side wall called the crucible, surrounded by an inductive coil where an electric current flows at frequencies above 100 kHz which is the source of the power produced inside the crucible to melt the material present therein.
  • These ovens are mainly used for the incineration and vitrification of organic matter, the vitrification of radioactive or non-radioactive waste and the fusion of refractory bodies.
  • the side wall of the crucible is normally made of metallic material permeable to magnetic fields. It contains a cooling circuit so that, firstly, the wall withstands the very high temperatures reached to melt refractory materials such as glass and, secondly, to compensate for the electrical power dissipated by joule effect in the structure.
  • a crucible is called a "cold crucible”.
  • it is normally divided into vertical sectors, joined by their transverse faces by interposing an electrical insulating material, to limit the currents induced in the wall which would produce thermal losses and an electromagnetic coupling between the inductor and the contents of the crucible.
  • the vertical sectors are arranged like a barrel stave.
  • the cooling circuit • is usually composed of vertical pipes drilled in each of the sectors.
  • a first means consists in surrounding the crucible with a circular bandage made of cement or glass fabric impregnated with elastomer or epoxy resin. Another means which offers greater cohesion is to weld the sectors to each other on a circular flange above the inductor where the intensity of the magnetic field is lower.
  • a last type of mounting which is preferred for the invention consists in assembling the vertical sectors making up the shell by screws on a circular flange above the inductor. To facilitate assembly, the sectors are provided with assembly tabs on the part mounted outside the shell.
  • the sole supporting the ferrule is made up of metal boxes crossed by a cooling circuit placed in refractory concrete or made up of metal tubes of various sections (round, square, rectangular, and) mounted in parallel or in rafters and placed in refractory concrete.
  • the boxes or tubes are spaced from each other by a width of refractory concrete.
  • One of the faces is positioned so as to be perfectly vis-à-vis with the molten contents of the oven.
  • the shape of the boxes can be diverse: rectangular, triangular, etc.
  • the known crucibles and soles suffer from insufficiency which can be detailed as follows. To be applicable to the combustion-vitrification of organic materials on molten glass baths, or the fusion of refractory bodies in an induction furnace, much higher frequencies and heats than in other applications are necessary. Risks of electric short circuits can appear between the metallic elements constituting the cold crucible (the sectors, the flanges), constituting the hearth support of the crucible (cooled metal cans) and between the elements of the crucible and the hearth. These short circuits appear even when the electrical insulators between the crucible sectors and the bottom boxes are wide.
  • the solution adopted consists in coating the metal sectors constituting the crucible and the metal boxes of the hearth on one or all of their faces with a layer of electrical ceramic insulation: at least on the internal and lateral faces of the sectors facing each other to eliminate electric arcs, or, depending on chemical and electrical attack, on all faces including the head, the foot and the face facing the outside of the oven.
  • These ceramic coatings are in addition to the electrical insulators positioned between the crucible sectors and the bottom boxes and they allow perfect electrical protection between the various metallic elements of the furnace and even between the metallic elements and the molten coating.
  • Refractory ceramic coatings which are perfectly electrically insulating, are produced for example with an acetylene flame or with a plasma torch. The materials more frequently screened are based on alumina, nullity, cordierite, zircon, zirconia, zirconate and silicon carbide, with different dopants compatible with electrical stresses.
  • the metal boxes are placed in the floor by interposing an electrical insulator such as refractory concrete.
  • the crucible sectors once coated on one or all of the faces of ceramic electrical insulators, they can be mounted and screwed onto the cooled flange which can also be coated with electrical insulator.
  • a mounting of the crucibles will be detailed by screws because it makes it possible to limit the mechanical assembly (local compressions) and thermal (if there are welds) constraints, but the invention applies perfectly to the other mounting types detailed in the state of the art.
  • the sharp edges oriented on the internal face of the oven are machined with rounded radius of curvature.
  • the removal of any sharp edges by machining in the radius of curvature concerns the edges facing the interior of the induction furnace.
  • the presence of chamfers on the other edges, outside the crucible, may suffice without being an obligation.
  • the dimensioning of these radii of curvature achieves the following functionalities:
  • the radius of curvature should not be small (less than 1 mm) for example to avoid trapping material in the free air gap between the sectors when varying the height of the glass bath, as in some configurations described in the state of the art, it is possible to keep an electrical insulator such as mica in one intersector (mica thickness between 0.1 and 4 mm) or to mount the joined elements without additional electrical insulators than the deposition ceramic.
  • the radius of curvature must be small (less than 5 mm) to be sure that the cooled metal sectors are close enough to prevent molten glass from coming into contact with the electrical insulation placed in the intervals, at the risk of damaging it and to make the material flee from the interior of the crucible towards the exterior.
  • the invention differs in the specific case of incineration and vitrification applications of organic materials, vitrification of waste and fusion of refractory bodies by the low values of the heat fluxes exchanged between the material to be vitrified and the walls of the furnace.
  • these fluxes are weaker by an order of magnitude than in cold metal melting crucibles by the creation against the wall of the furnace of a self-crucible of glass, solid and refractory.
  • the electrical protection ceramic materials are perfectly cooled, preventing their degradation, their flaking and above all preventing pollution of the vitrified material.
  • FIG. 1 represents a crucible welded in accordance with the prior art
  • FIGS. 2 and 3 illustrate an embodiment of a crucible of the invention
  • FIGS. 4 and 5 illustrate the method of manufacturing the crucible
  • a crucible comprises a refractory concrete hearth which bears the reference 1, a side wall bearing the reference 2, its stainless steel sectors bearing the reference 3, intermediate layers of electrical insulators the reference 4, and turns of the inductor the reference 5.
  • the details of construction and arrangement of these elements are in accordance with the preceding description.
  • the side part 2 is only partially shown, but it is clear that it extends over a circle or a complete revolution, as for any other crucible including those of the invention.
  • Each of the sectors 3 is hollowed out with a cooling circuit 6 extending over almost its entire height and composed here of a pair of vertical parallel conduits and joining at the bottom of the sectors 3 (only one of these conduits being visible in the sectional representation).
  • the coolant inlet and outlet holes 7 and 8 communicate the conduits outside sectors 3 and they open into superimposed collectors 9 and 10 belonging to the same flange 11 to which the sectors 3 are welded by a circular bead 12 at their upper outer edge. Even with this weld, it is possible to add an external bandage 13 to the structure under the flange 11 to improve the cohesion of the side wall 2 and ensure gas tightness.
  • the drawbacks mentioned previously of the two methods of assembling the side wall 2 do not however disappear if these methods are combined.
  • the sole 1 is cooled by a circulation of water in metal cans which have not been shown here.
  • the sectors of the side wall are marked with the reference 20. They have the same external shape and are also traversed by a pair of conduits of a cooling circuit 21, the ends of which open to the outside by tubes 23a and 23b (FIG. 3).
  • the sectors 20 of the invention are not bare but covered with a ceramic coating 22 which can be chosen from compositions based on alumina, mullite, cordierite, zircons, zirconia, or zirconate, different additives that can be added according to the thermal, chemical and electrical constraints that the crucible will have to face.
  • a single sector 20 is shown with the coating 22 in Figure 2, but all are actually provided.
  • the coating 22 is present on the sector 20 of FIG. 3, but has not been shown for the sake of lightening the drawing. It is recommended to cover at least the internal face 24 of the sectors 20 and their lateral faces 25 and 26, which are the faces subjected to corrosion and to the appearance of electric arcs; however, it is not bad to also cover the outer face 27, which is shown here or even the upper and lower faces.
  • the coating 22 extends to the top of the sectors 20. Its thickness is between 50 ⁇ m and 500 ⁇ m depending on the applications.
  • An additional provision to reduce the probability of electric arcs, while allowing better adhesion of the coating 22, is to remove the sharp edges between the faces 24 to 27 of the sectors 20: here, the edges 28 and 29 internal to the oven (between the internal face 24 and the lateral faces 25 and 26) have been rounded to a radius of curvature which may be from one to five millimeters, and the other edges, such as 30 and 31 (between the external face 27 and the other lateral 25 and 26) were simply chamfered; this latter arrangement is only necessary to facilitate adhesion of the coating 22 at the junction of two coated faces.
  • the horizontal edges of the sectors 20, at the top and at the bottom, can also be rounded or chamfered if electric arcs are to be feared with neighboring elements.
  • the sectors 20 comprise an upper tab 32, also in a sector of a circle which overhangs the external face 27. It comprises a notch 33 ′ opening to the outside.
  • a flat flange 34 of circular shape is placed on all the legs 32 and includes threads 35. Screws 36 are engaged in the threads 35 through the notches 33 and support below the lugs 32, which they hold against the flat flange 34.
  • the sectors 20 are held in place and form a single assembly.
  • An external bandage 37 can be added to seal the crucible in air and make the assembly even firmer, without however being essential; it can be made of solid glass fabric impregnated with elastomer or epoxy resin. Finally, layers of electrical insulator 38, made of mica for example, can be introduced between the lateral faces 25 and 26 of neighboring sectors 20.
  • a ceramic coating 57 can also be placed on the flange 34, and above all on its lower face 58 which touches the tabs 32 of the sectors 20. Here also it is useful to chamfer the edges joining two ceramic coated faces.
  • the sectors 20 after being machined to a precision sufficient in the necessary places (in particular on the lower face, placed on the concrete floor 1, on the upper face of the legs 32 and on the lateral faces 25 and 26) and coated with ceramic by plasma deposition and abrasive polishing , are roughly placed on the flat flange after being turned over, a conical centering wedge 42 is placed on them, and clamps 43 are engaged around them and tightened to approach them until they all touch the conical flank of the corner 42.
  • the layers of electrical insulation 38 have already been inserted.
  • the diameter of the side wall and its preload can be adjusted.
  • the screws 36 are then tightened to join the tabs 32 to the flat flange 34 located under them.
  • the bandage 37 can be formed first by windings 371 situated between the cable ties 43, then by the complementary windings when the cable ties 43 have been removed. This laying of the bandage in two stages makes it possible not to loosen the preload of the side wall by prematurely loosening the collars 43.
  • FIGs 6 and 7 illustrate the sole 46 of the embodiment of the invention. It comprises a main plate 47 provided with a central concavity which occupies the cooling boxes 48. Each box 48 comprises a supply pipe 49 and a water outlet pipe 50. In a similar manner to the sectors 20 of the crucible, care is taken to protect the boxes 48 metallic chemical and thermal aggressions and to guard against the opposition of electric arcs arising from them. They too are coated with ceramic, at least on the upper face (overlooking the molten bath) 51; the coating has the reference 52.
  • edges 53 delimiting this upper face 51 are rounded, also at a radius of curvature of one to five millimeters; the other edges 56 (vertical and delimiting the lower face 55) can also be rounded or at least chamfered, especially if the lateral faces 54 and lower 55 which they delimit are also coated with ceramic.

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Description

FOUR A INDUCTION DESCRIPTION
Le sujet de cette invention est un creuset et une sole de four à induction pour l'incinération et la vitrification de matières organiques, la vitrification de déchets radioactifs ou non radioactifs, la vitrification de déchets dangereux et la fusion de corps réfractaires . La structure de tels fours comprend essentiellement une sole en béton réfractaire comprenant des circuits d'eau de refroidissement sur laquelle est installée une paroi latérale nommée le creuset, entourée par un bobinage inducteur où circule un courant électrique à des fréquences supérieures à 100 kHz qui est la source de la puissance produite à l'intérieur du creuset pour fondre la matière qui y est présente. Ces fours sont principalement utilisés pour l'incinération et la vitrification de matières organiques, la vitrification de déchets radioactifs ou non et la fusion de corps réfractaires. Les industries susceptibles surtout de faire appel à eux sont l'industrie de traitement des déchets, y compris nucléaires et dangereux, et l'industrie verrière. La paroi latérale du creuset est normalement en matière métallique perméable aux champs magnétiques. Elle contient un circuit de refroidissement pour que, premièrement, la paroi résiste aux températures très élevées atteintes pour fondre des matières réfractaires comme le verre et, deuxièmement, pour compenser la puissance électrique dissipée par effet joule dans la structure. Un tel creuset est appelé "creuset froid". De plus, elle est normalement divisée en secteurs verticaux, joints par leurs faces transversales en intercalant une matière isolante électrique, pour limiter les courants induits dans la paroi qui produiraient des pertes thermiques et un couplage électromagnétique entre l'inducteur et le contenu du creuset. Les secteurs verticaux sont disposés à la façon des douves d'un tonneau. Le circuit de refroidissement • est usuellement composé de canalisations verticales forées dans chacun des secteurs .
Les secteurs de la paroi latérale du creuset doivent être maintenus ensemble . Un premier moyen consiste à entourer le creuset d'un bandage circulaire réalisé en ciment ou en tissu de verre imprégné d'élastomère ou de la résine époxy. Un autre moyen qui offre une cohésion plus grande consiste à souder les secteurs les uns aux autres sur une bride circulaire au-dessus de l'inducteur où l'intensité au champs magnétique est plus faible. Un dernier type de montage qui est préféré pour l'invention consiste à assembler les secteurs verticaux composant la virole par vis sur une bride circulaire au-dessus de l'inducteur. Pour faciliter l'assemblage, les secteurs sont munis de pattes d'assemblage sur la partie montée à l'extérieur de la virole.
La sole supportant la virole est composée de boîtes métalliques traversées par un circuit de refroidissement placées dans du béton réfractaire ou composée de tubes métalliques de sections diverses (rond, carré, rectangulaire, et) montés en parallèles ou en chevrons et placés dans du béton réfractaire. Les boites ou les tubes sont distants les uns des autres par une largeur de béton réfractaire. Une des faces est positionnée de façon à être parfaitement en vis-à-vis avec le contenu en fusion du four. Tout comme les tubes, la forme des boîtes peut être diverse : rectangulaire, triangulaire, etc.
Les creusets et les soles connus souffrent d'insuffisance qu'on peut détailler comme suit. Pour être applicable à la combustion-vitrification de matières organiques sur des bains de verre en fusion, ou la fusion de corps réfractaires en four à induction, des fréquences et des chaleurs beaucoup plus importantes que dans d'autres applications sont nécessaires. Des risques de courts-circuits électriques peuvent apparaître entre les éléments métalliques constituant le creuset froid (les secteurs, les brides) , constituant la sole support du creuset (boîtes métalliques refroidies) et entre les éléments du creuset et de la sole. Ces courts-circuits apparaissent même lorsque les isolants électriques entre les secteurs du creuset et les boîtes de la sole sont larges . Sans être exhaustif, ces courts-circuits électriques entre les secteurs du creuset et les boites de la sole sont possible de par la présence de carbone déposé sur les parois internes lors de la combustion des matières organiques, ou par la formation de lacs de sulfates sur la surface des bains de verre rentrant en contact avec différents secteurs et les isolants électriques dans les inter-secteurs, ou par exemple de part le dégagement de grande quantité d'eau lors de la fusion d'oxydes réfractaires. Ces courts-circuits créent des dommages irrémédiables sur les isolants électriques placés entre les éléments constituant le creuset, sur le béton réfractaire placé entre les boîtes de refroidissement de la sole, ou même percent les éléments métalliques de la sole et du creuset .Ces courts-circuits électriques sont aussi nuisibles à une bonne utilisation de l'énergie d'induction.
Dans les applications citées, des atmosphères corrosives aux hautes températures sont produites, qui endommagent les éléments métalliques du four constitués par le creuset et la sole ou obligent à les construire avec des matériaux ayant des résistivités électriques élevées, augmentant fortement les pertes électriques.
Quelle que soit la forme des secteurs du creuset (profilés parallélépipèdes, formes en T, en triangle...) et de la sole, les arêtes vives de ces éléments métalliques adjacents sont sources d'arcs électriques importants (effet de pointe électrique) . Cette apparition d'arcs électriques est principalement favorisée par le régime de fonctionnement imposé à des fréquences élevées supérieurs à 100 kHz pour les applications verrières et de traitement de déchets sur les bains de verre en fusion. Ces arcs électriques sont énergétiques et nuisibles à la tenue des isolants électriques du creuset et au béton de la sole. On précise que si les secteurs du creuset étaient ronds ou ovoïdes, cela supprimerait ces effets de pointe mais au détriment de l'étanchéité de la virole du four en revenant à trop réduire l'épaisseur de l'isolant électrique entre les secteurs, d'où les problèmes de fuite de matières et de 'gaz dès l'apparition d'une légère altération du matériau isolant.
C'est pour remédier à ces inconvénients qu'un nouveau genre de creuset et de sole de four à induction est proposé comme l'invention.
Pour éviter l'apparition d'arcs électriques, la solution retenue consiste à revêtir les secteurs métalliques constituant le creuset et les boîtes métalliques de la sole sur une ou toutes leurs face d'une couche d'isolation électrique en céramique : au moins sur les face internes et les latérales des secteurs en vis-à-vis pour supprimer les arcs électriques, ou, suivant les agressions chimiques et électriques, sur toutes les faces y compris la tête, le pied et la face donnant sur l'extérieur du four. Ces revêtements en céramique sont en complément des isolants électriques positionnés entre les secteurs du creuset et les boîtes de la sole et ils permettent une parfaite protection électrique entre les différents éléments métalliques du four et même entre les éléments métalliques et le revêtement en fusion. De plus, ainsi revêtus, les secteurs du creuset et les boîtes de la soles ont protégés des agressions chimiques dues aux verres, aux gaz et aux différents déchets alimentés dans le creuset supporté par la sole. Les revêtements céramiques réfractaires, parfaitement isolants électriques, sont réalisés par exemple à la flamme acétylénique ou par torche de plasma. Les matériaux les plus fréquemment projetés sont à base d'alumine, de nullité, de cordiérite, de zircon, zircone, zirconate et carbure de silicium, avec différents dopants compatibles avec les contraintes électriques. Une fois revêtues sur une ou toutes leurs faces, les boîtes métalliques sont placées dans la sole en intercalant un isolant électrique comme du béton réfractaire. En ce qui concerne les secteurs du creuset, une fois revêtus sur une ou toutes les faces d'isolants électriques en céramique, il peuvent être montés et vissés sur la bride refroidie qui peut également être revêtue d'isolant électrique. Dans la description de l'invention on détaillera un montage des creusets par des vis car il permet de limiter les contraintes mécaniques d'assemblage (compressions locales) et thermique (s'il y a des soudures), mais l'invention s'applique parfaitement aux autres types de montage détaillés dans l'état de l'art.
On trouve dan la littérature qu'il est préférable de réaliser des chanfreins sur les arêtes vives pour éviter la fragilisation du revêtement en céramique et son écaillage. Si un chanfrein sur les arêtes vives des secteurs aide au dépôt satisfaisant de céramique d'isolation électrique sur les faces des secteurs, il n'est en rien suffisant pour s'opposer à l'apparition d'arc électriques pour des fréquences supérieures à 100kHz entre les boîtes de la sole et les faces des secteurs constituant la partie interne du creuset, qui par exemple sont en vis-à-vis des poussières carbonées issues de la combustion de matières organiques sur le bain de verre en fusion ou en vis-à-vis des éléments à vitrifier.
Les arêtes vives orientées sur la face interne du four sont usinées avec des arrondis à rayon de courbure. La suppression de toute arête vive par l'usinage en rayon de courbure concerne les arêtes donnant sur l'intérieur au four à induction. La présence de chanfreins sur les autres arêtes, extérieures au creuset, peut suffire sans être une obligation. Le dimensionnement de ces rayons de courbure permet d'atteindre les fonctionnalités suivantes :
. Le rayon de courbure ne doit pas être de petite dimension (inférieur à 1 mm) par exemple pour éviter de piéger de la matière dans l'entrefer libre entre les secteurs lors de la variation de la hauteur du bain de verre, comme sur certaines configurations décrites dans l'état de l'art, on peut conserver un isolant électrique tel que mica dans 1 ' inter-secteurs (épaisseur de mica comprise entre 0,1 et 4mm) ou monter les éléments jointifs sans isolants électriques supplémentaires que le dépôt en céramique . Le rayon de courbure doit être faible (inférieur à 5 mm) pour être sûr que les secteurs métalliques refroidis soient assez proches pour éviter que du verre en fusion vienne au contact de 1 ' isolant électrique placé dans les intervalles, au risque de le détériorer et de faire fuir la matière de l'intérieur de creuset vers l'extérieur. L'invention se différencie dans le cas précis des applications d'incinération et de vitrification de matières organiques, de vitrification de déchets et de fusion de corps réfractaires par les valeurs faibles des flux thermiques échangés entre la matière à vitrifier et les parois de four. A titre d'exemple ces flux sont plus faibles d'un ordre de grandeur que dans les creusets froids de fusion de métaux de par la création contre la paroi du four d'une auto-creuset de verre, solide et réfractaire. Dans ces conditions, les matériaux en céramique de protection électrique sont parfaitement refroidis, empêchant leur dégradation, leur écaillage et surtout empêchant la pollution de la matière vitrifiée. L'invention sera maintenant décrite plus en détail et sous tous ses aspects en liaison aux figures :
- la figure 1 représente un creuset soudé conformément à l'art antérieur, - les figures 2 et 3 illustrent une réalisation d'un creuset de l'invention,
- les figures 4 et 5 illustrent le mode de fabrication du creuset,
- et les figures 6 et 7 illustrent une sole de l'invention.
Se reportant à la figure 1, un creuset comprend une sole de béton réfractaire qui porte la référence 1, une paroi latérale portant la référence 2, ses secteurs en acier inoxydable portant la référence 3, des couches intermédiaires d'isolants électriques la référence 4 , et des spires de 1 ' inducteur la référence 5. Les détails de construction et d'agencement de ces éléments sont conformes à la description précédente. La partie latérale 2 n'est que partiellement représentée, mais il est clair qu'elle s'étend sur un cercle ou un tour complet, comme pour tout autre creuset y compris ceux de l'invention. Chacun des secteurs 3 est creusé d'un circuit de refroidissement 6 s ' étendant sur quasiment toute sa hauteur et composé ici d'une paire de conduits parallèles verticaux et se joignant en bas des secteurs 3 (un seul de ces conduits étant visible dans la représentation en coupe) . Des perçages 7 et 8 d'entrée et de sortie du liquide de refroidissement font communiquer les conduits à 1 ' extérieur de secteurs 3 et ils débouchent dans des collecteurs 9 et 10 superposés appartenant à une même bride 11 à laquelle les secteurs 3 sont soudés par un cordon 12 circulaire à leur bord externe supérieur. Même avec cette soudure, il est possible d'ajouter à la structure un bandage extérieur 13 sous la bride 11 pour améliorer la cohésion de la paroi latérale 2 et assurer une étanchéité au gaz. Les inconvénients mentionnés auparavant des deux modes d'assemblages de la paroi latérale 2 ne disparaissent pourtant pas si ces modes sont combinés . La sole 1 est refroidie par une circulation d'eau dans des boîtes métallique qui n'ont pas été représentées ici .
Une réalisation de l'invention sera dorénavant décrite, à l'aide d'abord des figures 2 et 3. Les secteurs de la paroi latérale portent la référence 20. Ils ont la même forme extérieure et sont encore traversés par une paire de conduits d'un circuit de refroidissement 21 dont les extrémités débouchent à l'extérieur par des tubes 23a et 23b (figure 3) . Mais contrairement à la réalisation connue, les secteurs 20 de l'invention- ne sont pas nus mais couverts d'un revêtement 22 de céramique qui peut être choisi parmi les compositions à base d'alumine, de mullite, de cordiêrite, des zircons, des zircones, ou des zirconates, différents additifs pouvant être ajoutés d'après les contraintes thermiques, chimiques et électriques que le creuset aura à affronter. Un seul secteur 20 est représenté avec le revêtement 22 à la figure 2, mais tous en sont pourvus en réalité. De même, le revêtement 22 est présent sur le secteur 20 de la figure 3, mais n'a pas été représenté dans un souci d'allégement du dessin. Il est préconisé de couvrir au moins la face intérieure 24 des secteurs 20 et leurs faces latérales 25 et 26, qui sont les faces soumises à la corrosion et à l'apparition des arcs électriques ; toutefois, il n'est pas mauvais de couvrir aussi la face extérieure 27, ce qu'on a représenté ici ou même les faces supérieure et inférieure. Comme les agressions chimiques ou les risques de courts-circuits électriques qui pourraient justifier l'emploi du revêtement 22 proviendraient des gaz séjournant au dessus de la matière fondue et des particules et des envolées entraînées dans ces gaz plutôt que de la matière fondue elle-même, puisqu'une fonction de ces creusets froids est de maintenir une épaisseur solide du contenu du creuset sur la paroi latérale, le revêtement 22 s'étend jusqu'au sommet des secteurs 20. Son épaisseur est comprise entre 50 μm et 500 μm suivant les applications. Une disposition complémentaire pour réduire la probabilité d'arcs électriques, tout en permettant une meilleure adhérence du revêtement 22, est de supprimer les arêtes vives entre les faces 24 à 27 des secteurs 20 : ici, les arêtes 28 et 29 internes au four (entre la face intérieure 24 et les faces latérales 25 et 26) ont été arrondies à un rayon de courbure pouvant être d'un à cinq millimètres, et les autres arêtes, telles que 30 et 31 (entre la face extérieure 27 et les autres latérales 25 et 26) ont été simplement chanfreinées ; cette dernière disposition n'est nécessaire que pour faciliter l'adhérence du revêtement 22 à la jonction de deux faces revêtues. Les arêtes horizontales des secteurs 20, en haut et en bas, peuvent aussi être arrondies ou chanfreinées si des arcs électriques sont à craindre avec des éléments voisins.
Se reportant plus spécialement à la figure 3, on voit que la bride 11 a disparu et que les circuits de refroidissement 21 ne sont pas associés à des collecteurs tels que 9 et 10 adjacents au creuset mais sont complètement distincts, les tubes 23a et 23b se prolongeant à l'extérieur. Les secteurs 20 comprennent une patte 32 supérieure, également en secteur de cercle qui surplombe la face extérieure 27. Elle comprend une entaille 33 ' ouvrant sur l'extérieur. Une bride 34 plate de forme circulaire est posée sur toutes les pattes 32 et comprend des taraudages 35. Des vis 36 sont engagées dans les taraudages 35 à travers les entailles 33 et appuient par-dessous les pattes 32, qu'elles retiennent contre la bride plate 34. Ainsi, les secteurs 20 sont maintenus en place et forment un ensemble unique . Un bandage extérieur 37 peut être ajouté pour assurer l'étanchéité du creuset à l'air et rendre l'assemblage encore plus ferme, sans toutefois être indispensable ; il peut être en tissu en verre plein imprégné d'élastomère ou en résine époxy. Enfin, des couches d'isolant électrique 38, en mica par exemple, peuvent être introduites entre les faces latérales 25 et 26 de secteurs 20 voisins.
Un revêtement 57 en céramique peut aussi être disposé sur la bride 34, et avant tout sur sa face inférieure 58 qui touche les pattes 32 des secteurs 20. Ici aussi il est utile de chanfreiner les arêtes joignant deux faces revêtues de céramique.
Une autre disposition, rendue possible par la bride plate 34, consisterait à ajouter un couvercle 39 posé sur elle et retenu par des serre-joint 40 aux vis 41 engagées dans des taraudages de la bride plate 34 afin de confiner le continu du creuset et assurer une parfaite étanchéité.
On a déjà mentionné que l'ajustement précis et invariable des secteurs 20 qu'offre l'assemblage à vis et la bride plate 34 permet de revêtir les secteurs 20 de céramique sans risque pour celle-ci. Il convient maintenant de décrire un procédé d'assemblage de la paroi latérale qui permet de ne pas exposer la céramique à des dommages même à ce moment : c'est ce qu'on fait en se reportant aux figures 4 et 5. Les secteurs 20, après avoir été usinés à une précision suffisante aux endroits nécessaires (notamment à la face inférieure, posée sur la sole 1 de béton, à la face supérieure des pattes 32 et aux faces latérales 25 et 26) et revêtus de céramique par un dépôt au plasma et un polissage à l'abrasif, sont grossièrement placés sur la bride plate après avoir été retournés, un coin de centrage conique 42 est posé sur eux, et des colliers de serrage 43 sont engagés autour d'eux et serrés pour les approcher jusqu'à ce qu'ils touchent tous le flanc conique du coin 42. Les couches d'isolant électrique 38 ont déjà été intercalées. En fonction de la hauteur du coin 42 et du serrage des colliers 43, le diamètre de la paroi latérale et sa précontrainte peuvent être réglés. Les vis 36 sont alors serrées pour joindre les pattes 32 à la bride plate 34 située sous elles. L'assemblage est alors complété. Le bandage 37 peut être formé d'abord par des enroulements 371 situés entre les colliers de serrage 43, puis par les enroulements complémentaires quand les colliers de serrage 43 ont été retirés. Cette pose du bandage en deux temps permet de ne pas relâcher la précontrainte de la paroi latérale en desserrant prématurément les colliers 43.
Les figures 6 et 7 illustrent la sole 46 de la réalisation de l'invention. Elle comprend une plaque principale 47 munie d'une concavité centrale qu'occupant des boîtes 48 de refroidissement. Chaque boîte 48 comprend un conduit d'amenée 49 et un conduit de sortie d'eau 50. De façon similaire aux secteurs 20 du creuset, on se préoccupe de protéger les boîtes 48 métalliques des agressions chimiques et thermiques et de se prémunir contre l'opposition d'arcs électriques surgissant d'elles. Elles aussi sont revêtues de céramique, au moins sur la face supérieure (donnant sur le bain fondu) 51 ; le revêtement a la référence 52. Et les arêtes 53 délimitant cette face supérieure 51 sont arrondies, elles aussi à un rayon de courbure de un à cinq millimètres ; les autres arêtes 56 (verticales et délimitant la face inférieure 55) peuvent aussi être arrondies ou du moins chanfreinées, surtout si les faces latérales 54 et inférieure 55 qu'elles délimitent sont aussi revêtues de céramique.

Claims

REVENDICATIONS
1) Four à induction comprenant une paroi latérale (2) composée essentiellement de secteurs (20) verticaux accolés, caractérisé en ce que les secteurs sont revêtus (22) de ' céramique au moins sur des faces intérieures (24) et des faces latérales (25, 26) et au moins des arêtes verticales (28, 29) joignant lesdites faces intérieures auxdites faces latérales sont arrondies.
2) Four à induction suivant la revendication 1, comprenant une sole sur laquelle la paroi latérale est posée, caractérisé en ce que la sole est munie de boîte de refroidissement (48) revêtues (52) de céramique au moins sur des faces supérieures (51), et au moins des arêtes (53) délimitant ladite face supérieure (51) sont arrondies.
3) Creuset de four à induction suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les secteurs sont aussi revêtus de céramique sur des faces extérieures (27) .
4) Four à induction suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les boîtes de refroidissement sont aussi revêtues de céramique sur des faces inférieures (54) et latérales (55) .
5) Four à induction suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les secteurs sont munis de pattes (32) d'assemblage à une bride supérieure, et en ce que la bride est revêtue de céramique au moins sur une face touchant les secteurs. 6) Four à induction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les faces des secteurs et des boîtes à eau qui sont revêtues de céramique sont unies entre elles par des arêtes arrondies ou chanfreinées (28, 29, 30, 31).
7) Four à induction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la céramique a une base choisie parmi la mullite, l'alumine, la cordiérite, le zircon, la zircone, et le zirconate .
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