FR2525754A1 - Four a canaux a induction - Google Patents

Abstract

LE FOUR COMPORTE UN BAIN 1 POUR METAL, UN SYSTEME DE CANAUX EN FUSION 2, 3, 4, 5, 6 DISPOSES DANS UN PLAN VERTICAL OU INCLINE, DES CIRCUITS MAGNETIQUES 7, 8 AVEC ENROULEMENTS 9, 10, 12, 13 ET UN CONDUIT D'EVACUATION DU METAL 14, COMMUNIQUANT AVEC LE CANAL CENTRAL 4. LES CANAUX DE COMMUNICATION 5, 6, QUI RELIENT LES CANAUX LATERAUX 2, 3 AU CANAL CENTRAL 4, SONT ORIENTES L'UN VERS L'AUTRE ET VERS LE HAUT DE MANIERE A FORMER UNE PORTION COMMUNE DEBOUCHANT DANS LE CANAL 4 ET FONT CHACUN UN ANGLE DE 10 A 80 AVEC L'AXE DE CE CANAL CENTRAL 4. CETTE PORTION COMMUNE ET LE CANAL CENTRAL 4 SONT PLACES ENTRE LES POLES 11A ET 11B DU CIRCUIT MAGNETIQUE RECTILIGNE 11 EN SORTE QUE LA LONGUEUR TOTALE DU CANAL CENTRAL 4 ET DE LA PORTION COMMUNE NE DEPASSE PAS LA HAUTEUR DE CES POLES. L'INVENTION EST APPLICABLE AVEC LE PLUS DE SUCCES POUR LA FUSION, LE TRAITEMENT ET LA CONSERVATION DU METAL LIQUIDE AVANT SA MISE EN POCHES OU EN MOULES.

Description

La présente invention est relative à la métallurgie et à la fonderie, elle concerne plus précisement un four à canaux à induction. L'invention est d'un intérêt particulier dans le cas de la fabrication des fours servant à la fusion, au chauffage, au malaxage, au traitement et à la conservation du métal liquide en vue de sa mise en poches ou en moules.

Un des problèmes importants, posés aux constructeurs des fours à canaux à induction destinés d fondre et à distribuer du métal, consiste à les rendre plus économiques et fiables en leur donnant des dimensions relativement faibles.

Plusieurs tentatives connues, djh entreprises sur ce plan, n1 ont pas permis de résoudre ce probleme de manière à satisfaire toutes les conditions.

Le four qu'on considère actuellement comme le plus efficace est du type comportant un bain pour métal, un sys terme de canaux de fusion disposés au-dessous du bain dans un plan vertical ou incliné et comprenant un canal central et deux canaux latéraux, qui sont reliés à leur partie supérieure au bain, et deux canaux de communication servant à communiquer avec la partie inférieure des canaux susmentionnés, ainsi que des circuits magnétiques bouclés s avec enroulements, qui entourent les canaux latéraux, un circuit magnétique rectiligne avec enroulements, dont les pales entourent le point de jonction du canal central avec les canaux de communication, et un conduit pour le metal à évacuer communiquant avec le canal central (voir les brevets français n 1600320, des Etats
Unis d'Amérique n0 3502781 et de la RFA n0 1905412).

Dans ce four, les canaux de communication sont réalises de manière à former un seul passage horizontal, rectiligne faisant un angle droit avec les canaux central et latéraux, le canal central étant aussi long que les canaux latéraux. Les circuits magnétiques bouclés sont destinés à induire un courant électrique dans le métal fondu se trouvant dans les canaux de fusion, c'est-â-dire servent d'inducteur du four.

Pour le circuit magnétique rectiligne, il sert à produire un champ magnétique traversant le métal liquide à 1? endroit de la jonction du canal central et des canaux de communication. L'interaction de ce champ magnétique avec le courant induit produit une force électromagnétique dbnt lteffet provoque le déplacement du métal liquide dans les canaux du four.

Pour augmenter l'importance de la force susmentionnée, on diminue 1' écartement des pôles du circuit magnétique rectiligne et on augmente la densité du coursant à l'en- droit de la jonction du canal central et des canaux de communication (zone active du four) par étranglement des canaux de communication en cet endroit. Le conduit de métal à évacuer est relié au canal central d'une manière séparable et présente au point de séparation un embout électro-conducteur, non fusible, fait, en particulier, en graphite. Ce conduit sert à évacuer le métal hors du four, 1à où on en a besoin.

Tel qu'il est décrit, le four à induction fonctionne de la manière suivante. Lorsque le système de canaux de fusion est rempli de métal liquide et lorsque les enroulements des circuits magnétiques sont branchés sur une source de courant alternatif, on assiste : premièrement, à l'induction d'un courant dans le métal dont les canaux sont remplis et, deuxièmement, à l'interaction de ce courant avec le champ magnétique traversant la zone active du four.Il en résulte, respectivement, le chauffage et la fusion du métal dans le bain du four et l'apparition d'une force électromagnétique dont l'effet se traduit par un mouvement bien orienté du métal dans le système "canaux de fusion - bain". La vitesse de ce déplacement peut être réglée en faisant varier l'importance de la tension appliquée à l'enroulement du circuit magnetique rectiligne indépendamment de la puissance transmise dans les canaux de fusion.

Le four décrit peut fonctionner en plusieurs régimes. En régime de distribution du métal, les enroulements des deux circuits magnétiques bouclés sont branchés de manière à faire colncider leurs phases et à induire, dans les canaux de fusion, des courants qui, orientés dans un même sens, passent par deux circuits bouclés dont chacun est formé du canal central, de l'embout graphitique du conduit de métal à évacuer, du bain de métal, dlun des canaux de communication et du canal latéral correspondant. Dans le canal central, les courants sont orientés en sens contraire, il en résulte, dans ce tronçon de circuit, un courant zéro.Produit par les enroulements du circuit magnétique rectiligne, le courant magnétique traverse la zone active du four de manière à interagir avec le courant induit dans le métal et, de ce fait, à donner naissance à une force électromagnétique orientée le long du canal central et provoquant le déplacement du métal se trouvant dans ce canal, dans le conduit dtévacuation d'abord et puis la' où l'on en a besoin. A partir du bain, le métal est aspiré dans le canal central où il- arrive par les canaux latéraux. A ce régime de fonctionnement, on assiste au déplacement du métal dans tous les canaux de fusion.

Pour passer au régime de conservation du métal, on inverse la tension sur un des enroulements des circuits magnétiques bouclés. Il en résulte que les courants des deux circuits traversent le métal enfermé dans le canal central, dans un même sens et, par la suite, après avoir atteint l'em- bout graphitique dù conduit d'évacuation, se répartissent entre deux circuits bouclés respectivement. Signalés dans la zone active, les courants interagissent avec le champ magnétique produit par l'enroulement du circuit magnétique rectiligne et, ainsi, donnent naissance à une force électromagnétique dont l'une des composantes est orientée le long des canaux de communication.Cette composante de la force électromagnétique en question provoque ltécoulement du métal dans un circuit fermé : bain - premier canal latéral - canaux de communication - deuxième canal latéral (sans passer par le canal central). C'est de cette façon que le métal subit le malaxage lors des pauses intervenant entre les opérations de coulée. A ce régime de fonctionnement, on ne signale pratiquement aucun mouvement du métal enfermé dans le canal cen tral, car il s'y retrouve, à l'étant surchauffé, isolé du reste du métal, qui est plus froid, du fait de présence du conduit de métal à évacuer.

Plusieurs difficultés se présentent lors de l'exploitation du four à induction décrit. En particulier, le fait de donner au canal central une longueur égale à celle des canaux latéraux conduit à une charge thermique irrégulière du revêtement des canaux et a l'endommagement prématuré de ce revêtement. En régime de conservation du métal, le courant électrique traversant le canal central est deux fois supérieur a' celui signalé dans les canaux latéraux ce qui entrain une surchauffe locale et la destruction du revête- ment des canaux de fusion.En régime de distribution du mé tal, on ne signale aucun courant électrique dans le canal central, tandis que, dans les canaux latéraux, la valeur du courant devient considérablement plus importante du fait dtune- plus faible résistance électrique totale qui est diminuée d'une valeur équivalente a' la résistance du canal central.

En d'autres termes, le revêtement des canaux de fusion est, dans ce cas aussi, sujet à une charge thermique irrégulière.

Du fait que la densité du courant est augmentée dans la zone dtétranglement des canaux de communication, le four décrit présente un autre inconvénient qui se traduit par une augmentation des contraintes thermiques dans le revêtement.

D'autre part, en régime de distribution du métal, le courant électrique passe par les canaux de communication horizontaux suivant une ligne droite et, de ce fait, ne participe qutà la production de la force électromagnétique dont l'apparition dans la zone active du four est due à l'interaction de ce courant avec le champ magnétique du circuit magnétique rectiligne, aucune force utile de caractère électromagnétique, pouvant contribuer au déplacement du métal, n'étant dû à ce courant. Notons aussi qu'en régime de distribution on constate des pertes hydrauliques lors de l'écoulement du métal liquide à partir des canaux de communication dans le canal central, lesquelles pertes sont dues au fait que les canaux en question font un angle droit avec le canal central.

Une résistance hydraulique supplémentaire est d'autre part le résultat de l'étranglement des canaux de communication dans la zone active du four. Tous ces inconvénients conduisent à une réduction du rendement du four à induction connu.

Signalons aussi le fait que dans la zone active du four considéré, une séparation électromagnétique a lieu et se traduit par une accumulation des particules solides diélectriques (inclusions de laitier, par exemple) dans cette zone, pendant que les particules électroconductrices (metal liquide) s'éloignent vers le haut dans le canal central. Les particules diélectriques provoquent l'engorgement de la zone active du four et surtout de ses parties latérales ce qui augmente le risque d1effet de pincement en raison de la diminution de la section de passage dans cette zone. L'effet de pincement se traduit par une rupture du circuit-formé par le métal liquide, ce qui nuit au fonctionnement normal du four å induction. L'effet de pincement est surtout favorisé par l'étranglement de la zone active du four considéré, opéré pour des raisons de construction.

I1 est aussi à souligner que les canaux de communication du four en question, sur toute leur longueur y compris dans la zone active, constituent la plus basse portion du système de canaux, où s'accumule la plus grande quantité dtinclusions se trouvant dans le métal liquide. En meAme temps, l'accès à ces canaux en vue de leur nettoyage est bien dif-.

ficile en raison de leur forme et, lors du fonctionnement du four, est totalement interdit. I1 en résulte que le four doit être souvent arrêts pour des raisons de maintenance ou bien en vue du remplacement de tout le système de canaux de fusion.

Signalons aussi le fait que tout traitement du métal avec des additifs ou bien tout autre traitement visant à l'uniformisation de la composition chimique du métal nécessite que le four soit place en régime de distribution après le retrait du conduit d'évacuation. On assiste alors à une sur chauffe du métal situé clans la zone active du four, par rapport au métal se trouvant dans le bain, du fait que la zone susmentionnée est relativement éloignée de ce bain, de sorte que l'échange calorifique entre ces zone et bain est rendu difficile.

On ne peut pas non plus passer sous silence les problèmes qui se posent aux opérateurs à la fin de chaque cycle de fonctionnement du four. On sait que la fermeture du circuit secondaire, au moment ou le bain n'est pas encore chargé, nécessite que les canaux de fusion soient remplis de métal avant le fonctior.ilement du four. I)ans le cas du four considéré, le bain et les canaux de fusion sont vidangés, en fin du fonctionnement, par inclinaison du four, ce qui exige un dispositif approprie. Lors de la remise en marche du four en question, on opère d'abord un réchauffement prolongé des canaux de fusion à l'aide de dispositifs spéciaux et puis on admet dans le bain du métal liquide préalablement mis au point dans un autre four.Tout cela réduit sensiblement la produc tivitc du four et rend bien compliqué tout le processus technoologique.

Quelquefois, on n'opère pas la vidange des canaux de fusion ou le métal est maintenu a l'état liquide en le chauffant, ce qui est cependant traduit par la consommation de quantités d'énergie supplémentaire. Disons ici que le chauffage du metal est indispensable en vue de prévenir sa solldiflcation et, par la meme, la destruction du système de canaux ae fusion lors du réchauffement du métal solidifié, â cause des contraintes thermiques considérables dues à la section variable du passage sur la longueur des canaux de com munic ati on.

Il est cependant vrai qu'on arrive à porter à la temperature de fusion le metal solidifié dans les canaux de fusion sans que se produise de destruction de ceux-ci.

On opère alors en passant plusieurs fois du régime de distribution au régime de conservation et vice versa. Du fait qu'en regime de distribution le courant électrique ne passe pas par le canal central, le métal commence à fondre dans la zone active d'abord, puis dans les canaux de communication et latéraux et, ce n'est qu'après qu'il se met à fondre dans le canal central.Pour le régime de conservation; le courant traversant le canal central est supérieur à celui signalé dans les canaux latéraux et de communication, d'où il résulte que la fusion dans ce canal central est plus rapide. I1 est bien évident que la fusion régulière du métal par cette technique est peu commode, cst la raison pour laquelle en pratique on opère la vidange complète à la fin de chaque cycle de fonctionnement du four et on y admet du métal liquide chaque fois qu'on procède à la mise en marche.

L'invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés dans ce qui précède.

Cette invention a pour but de réaliser un four à canaux à induction très économique, fiable et commode sur le plan de l'entretien, ces avantages étant dus au changement de la disposition réciproque des canaux de communication et à la manière plus efficace dont les piles du circuit magnétique rectiligne embrassent les canaux de fusion.

Cette invention a pour objet un four à canaux à induction, du type comportant un bain pour le métal, un système de canaux de fusion disposé au-dessous du bain dans un plan vertical ou incliné, et comprenant un canal central et deux canaux latéraux, qui sont reliés à leur partie supérieure au bain, et deux canaux de communication reliant les parties inférieures des canaux susmentionnés entre elles, ainsi que des circuits magnétiques bouclés avec enroulements, qui embrasse les canaux latéraux, un circuit magnétique rectiligne, avec enroulements, dont les pales embrassent l'endroit de la jonction du canal central et des canaux de communication, et un conduit d'évacuation du métal communiquant avec le canal central ; dans lequel, selon l'invention, les canaux de communication sont orientés l'un vers l'autre et vers le haut en sorte qu'ils forment une portion commune débouchant dans le canal central et que chacun des canaux de communication fait un angle allant de 10 à 800 avec l'axe du canal central, la portion commune des canaux de communication et le canal central étant disposés entre les pales du circuit magnétique rectiligne de sorte que la longueur totale du canal central et de la portion commune des canaux de communication ne dépasse pas la hauteur de ces pôles.

Les positions relatives des canaux de communication étant telles que décrit, on constate l'apparition d'une force électromagnetique supplémentaire animant le métal surchauffé et le faisant se déplacer des canaux latéraux et des canaux de communication dans le canal central même lorsque le circuit magnétique rectiligne est débranché, ce qui contribue à élever considérablement le rendement du four. Cette disposition réciproque des canaux de communication permet aussi de diminuer la résistance hydraulique de la zone active du four grâce A une plus douce réorientation du courant de métal liquide lorsqu'il passe des canaux de communication dans le canal central, ce qui constitue un autre avantage du four sur le plan économique.Notons ici que la zone active se situe, en l'occurrence, à un niveau qui domine les portions inférieures des canaux latéraux et des canaux de communication dtou un plus faible engorgement de cette zone et, par là mê- me, un plus faible risque de l'effet de pincement. D' autre part, on bénéficie dtune plus faible distance entre le bain et la zone active, ce qui, d'une part, rend plus facile le nettoyage de celle-ci et, d'autre part, permet de diminuer les contraintes thermiques dans le rendement grâce à un meilleur échange calorifique dans le système : "canaux de fusion - bain", cette amélioration étant due à la diminution de la longueur du canal central par rapport aux canaux latéraux.

Du fait que, dans le four revendiqué, le circuit magnétique rectiligne entoure, par ses pôles, non seulement la portion commune des canaux de communication (zone active) mais aussi tout le canal central, on obtient, en régime de conservation, un déplacement intense du métal dans le canal central et un bon malaxage de ce métal avec le courant de mé- tal transitaire dans les canaux latéraux et de communication même lorsque le conduit d'évacuation demeure en place.

Notons aussi qu'on n'a plus besoin de diminuer la section de passage des canaux de communication dans la zone de leur jonction au canal central (mesure à prendre pour augmenter la densité du courant électrique à cet endroit) du fait que ce courant, qui passe en régime de distibution, d'un canal latéral dans l'autre par l'intermédiaire des canaux de communication, traverse la saillie angulaire, formée par ceux-ci, de manière, disons, à se serrer contre cette saillie, ce qui conduit à une augmentation de la densité du courant à cet endroit et, par là même, à l'augmentation de la force électromagnétique qui s'y fait sentir.

D'autre part, il est à souligner que la disposition proposée des canaux de fusion facilite l'accès aux canaux de communication du côté du bain sans que la vidange ou 1' ar- rêt du four soient nécessaires.

Il ressort de données expérimentales, que les avantages susmentionnés ne s'obtiennent qu'au cas où l'angle formé par chaque canal de communication avec le canal central se trouve entre 100 et 800. Si cet angle est inférieur à 100, le revêtement des canaux de communication dans la zone active du four devient plus compliqué et, d'autre part, on est tenu d'augmenter la longueur de ces canaux, ce qui conduit à une ,augmentation de la surface à embrasser par le circuit fermé de metal liquide, droit un accroissement de llinductance de ce circuit et une baisse du rendement du four. Lorsque cet angle est supérieur à 800, l'importance de la force électromagnétique supplémentaire est réduite pratiquement a' zéro.D'autre part, l'angle considéré étant aussi important, on est tenu, pour des raisons de commodité, dtéloigner les circuits magnétiques bouclés du canal central en les rapprochant de la pé riphérie du four. Ceci conduit également à une augmentation de la surface embrassée par le circuit fermé de métal liquide et, par la' mime, à une augmentation de son inductance qui affecte le rendement du four I1 en résulte aussi une augmenta tion des dimensions hors tout du bain et du four tout entier.

Il est rationnel que le rapport entre la longueur du canal central et la longueur de la portion commune des canaux de communication soit de 0,5 à 2. Alors on bénéficie de l1interaction optimale des courants passant par les différentes portions du circuit fermé de métal liquide, en régime de distribution, ainsi que d'un accès plus commode aux canaux de communication du côté du bain. Si ce rapport est inférieur à 0,5, il peut se produire un phénomene provoquant l'apparition d'une force qui s'oppose à l'arrivée du métal dans le canal central en régime de distribution.Lorsque ce rapport est supérieur à 2, la longueur trop importante du canal central rend plus difficile l'accès aux canaux de communication et contribue a l'augmentation des charges calorifiques agissant sur le revetement du canal central.

Il est d'autre part rationnel que le rapport entre la largeur du canal central et la longueur de la portion commune des canaux de communication se trouve dans les limites de 0,S a 10. On bénéficie alors de la meilleure redistribution des charges calorifiques agissant sur le revdtement des canaux de fusion. Si ce rapport est inférieur à 0,5, on assiste à l'augmentation des charges calorifiques agissant sur le revêtement du canal central et on est en présence d'une éventualité accrue de l'effet de pincement pouvant se produire dans ce canal à cause de sa faible section de passage. Lorsque ce rapport est supérieur à 10, il peut se produire une dispersion du courant électrique passant par les canaux de communication, en régime de distribution, vers le canal central, ce qui réduit la densité du courant a' l'endroit de la jonction des canaux de communication et, par lâ même, la force électromagnétique qui sty fait sentir.

Il est aussi avantageux de réaliser le four de l'invention selon un mode de réalisation caractérisé en ce que le rapport entre la demi-longueur du bain et la longueur de chacun des canaux de communication se trouve entre 0,8 et 2. (Ici et plus loin,- on entend par demi-longueur du bain la plus courte distance séparant l'axe du canal central et la paroi latérale du bain, mesurée dans le plan de disposition des canaux de fusion). Ce rapport ayant l'importance mentionnée, on obtient les meilleures conditions d'entretien du four et de circulation du métal dans ce four.Si ce rapport est inférieur à 0,8, la demi-longueur réduite du bain et sa hauteur, des fois, trop grande (ce qui est indispensable pour ne pas affecter le volume du bain) peuvent altérer les conditions de nettoyage des canaux de fusion et, par conséquent, obliger a recourir à des dispositifs plus compliqués en vue de ce nettoyage. Si le rapport en question est supérieur à 2, l'éloignement excessif des parois latérales du bain des canaux de fusion peut affaiblir la circulation des masses de métal voisines de ces parois et, par conséquent, altérer l'uni formé du chauffage de tout le métal.

On considère comme tout à fait commode un mode de réalisation-du four, caractérisé en ce que le canal central a a sa partie supérieure des parois latérales élargies dans le plan de disposition des canaux de fusion. Alors on entend par largeur du canal considéré sa dimension la plus faible, mesurée dans ce plan de disposition des canaux de fusion. Cet élargissement ou évasement du canal central permet un meilleur accès aux canaux de communication en vue de leur nettoyage.

Dans le mode de réalisation ci-dessus, on obtient les meilleurs résultats lorsque chacune des parois latérales du canal central est sensiblement parallèle â l'axe du canal de communication opposé. Cette variante de l'invention permet la circulation optimale du métal dans le système "canaux de fusion - bain", tout en rendant minimales les pertes hydrauliques qui ont normalement lieu dans ce système.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lu mière de la description explicative qui va suivre, de différents modes de réalisation donnés uniquement a titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins npn limitatifs annexés, dans lesquels
- la Fig. 1 représente, en coupe longitudinale, un four à canaux à induction, établi en conformité avec l'invention
- la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1
- la Fig. 3 représente, à échelle agrandie, la zone active du four revendiqué
- la Fig. 4 est le schéma de distribution du courant électrique dans le système "canaux de fusion - bain" en régime de conservation du métal
- les Fig. 5 et 6 représentent schématiquement l'interaction du courant électrique et du champ magnétique produit par le circuit magnétique rectiligne, dans la zone active du four, en régime de conservation du métal et plus pré cisément
la figure 5 est une section longitudinale de la zone active et montre l'orientation des vecteurs du courant électrique et de la force électromagnétique apparaissant dans cette zone, tandis que
la figure 6 est une section transversale de la zone active (coupe suivant VI-VI de la figure 5) et montre l'orientation des vecteurs du courant électrique, de l'induction magnétique et de la force électromagnétique
- la Fig. 7 montre le sens de mouvement du métal en régime de conservation
- la Fig. 8 est un schéma de la distribution du courant électrique dans le système "canaux de fusion - bain" en régime de distribution du métal
- les Fig. 9 et 10 représentent schématiquement l'interaction du courant électrique et du champ magnétique produit par le circuit magnétique rectiligne dans la zone active du four, en régime de distribution du métal et plus précisément
la figure 9 est une section longitudinale de la zone active et montre l'orientation des vecteurs du courant électrique et la force électromagnétique apparaissant dans cette zone ; tandis que
la figure 10 est une section transversale de la zone active (coupe suivant S-X de la figure 9) et montre l'orientation des vecteurs du courant électrique, de l'induction magnétique et de la force électromagnétique
- la Fig. 11 montre le sens de déplacement du métal en régime de distribution.

Le four à canaux à induction proposé comporte un bain 1 pour le métal liquide (figures 1 et 2), un système de canaux de fusion, qui comprend des canaux latéraux 2, 3, un canal central 4 et des canaux de communication 5, 6, ainsi que des circuits magnétiques bouclés 7, 8 avec enroulements 9 et 10, respectivement, un circuit magnétique rectiligne ll avec deux enroulements 12 et 13 et un conduit d'évacuation de métal 14. Les canaux de fusion 2, 3, 4, 5, 6 sont disposés dans un même plan vertical se confondant, en particulier, avec le plan de symétrie longitudinal du four. Sur la figure 1, ce plan vertical coïncide avec le plan du dessin. Le plan des canaux de fusion peut aussi être incliné et passer audessous du bain 1 à n'importe quelle distance par rapport au plan de symétrie longitudinal du four, ce qui dépend des conditions technologiques particulières.Dans la figure 1, les lettres L et 1 sont utilisées pour désigner respectivement la demi-longueur du bain et la longueur de chacun des canaux de communication 5 et 6.

Les circuits magnétiques bouclés 7 et 8 entourent les canaux latéraux 2 et 3, respectivement, et le circuit magnétique rectiligne a des pales lla et llb qui embrassent l'endroit de la jonction du canal central 4 et des canaux de communication 5 et 6 (zone active du four). Les enroulements 9, 10, 12, 13 des circuits magnétiques 7, 8 et 11 sont alimentés en courant alternatif a fréquence industrielle, ils peuvent entre disposés7 chacun aussi bien sur toute la longueur du circuit magnétique respectif que sur ses portions et peuvent être de n'importe quelle forme, en particulier, de forme cylindrique. Le conduit d'évacuation du métal, 14, est relié au canal central 4 (figure 1) et, pour des raisons de commodité, est du type à volume.

Selon l'invention, les canaux de communication 5 et 6 sont orientés l'un vers l'autre et vers le haut, de la manière représentée sur la figure 3, de sorte outils ont une portion commune longue de a qui débouche dans le canal central 4 qui est long de b. Chacun des canaux 5 et 6 fait un angle de 100 à 800 par rapport à l'axe du canal central 4.

La hauteur h des poles du circuit magnétique rectiligne 11 (un de ces pôles est représenté dans la figure 3 sous la forme d'un rectangle en pointillé) est choisie de manière â remplir la condition : h < , a + b.

Le canal central 4 peut avoir une largeur c constante ou variable suivant la longueur b, cette largeur étant mesurée dans le plan de montage des canaux de fusion. La forme préférée est cependant celle où le canal central 4 a des parois latérales 4a et 4b élargies (figure 3), la dimension c correspondant â la partie la plus étroite de ce canal. On obtient les meilleurs résultats lorsque chacune-des parois latérales 4a et 4b du canal central 4 est sensiblement paraI- lle à l'axe du canal de communication opposé (respectivement 6 ou -5).

Il ressort de données obtenues expérimentalement, que les meilleurs résultats sont obtenus, sur le plan du fonctionnement du four, lorsqu'on a satisfait au moins une des conditions suivantes :
b =0,5.2,
a
c = 0,5...10 et
a
L = 0,8...2.

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Le four à induction décrit fonctionne ae la maniere suivante. On admet dans le bain 1 (figures 1 et 2) du me- tal liquide qui remplit les canaux 2, 3, 4, 5 et 6 en formant des circuits fermés de métal liquide servant de secondaires aes circuits magnétiques boucles 7 et 8. Ensuite, en branchant de manière appropriée les enroulements 9, 10, 12 et 13 des circuits magnétiques 7, 8, 9 on peut obtenir tel ou tel regime de fonctionnement du four.

Ainsi, pour le fonctionnement en régime de conservation du métal, dans lequel ce dernier est soumis à un chauffage,à la fusion ou à un traitement avec deys additifs, on branche les enroulements 9 et 10 des circuits magnétiques bouclés de manière à opposer leurs phases. Alors, dans la portion commune des canaux de communication 5 et 6 et dans le canal central 4 passe un courant égal a' la somme géométrique de deux courants qui sont chacun désignés par gl(figures 4 et 5) et passe par un circuit bouclé formé d'un des canaux latéraux 2 ou 3, d'un canal de communication, respectivement, 5 ou 6, du canal central 4 et du bain 1.Ces courants 5 sont induits par les circuits magnétiques bouclés 7 et 8 avec enroulements 9 et 10, servant d'inducteur dans le four revendiqué. Les courants induits dans le métal assurent son chauffage et la fusion en conformité avec des conditions technologiques prédéterminées.

Pour augmenter l'intensité du chauffage du métal dans tout le volume du four, on met sous tension les enroulements 12 et 13 du circuit magnétique rectiligne 11 de sorte qu'il en résulte un champ magnétique dont l'induction magnétique B' coVncide en phase avec le courant 2 induit dans le métal liquide (figure 6). Lorsque ce champ magnétique interagit avec le courant ', il apparat dans la zone active du four une force électromagnétique F' qui se décompose en deux composantes F1 et F2 (figure S).La force Fl est orientée vers le canal de communication 5 et assure le déplacement du métal à une vitesse V' (figure 7) dans le circuit 5-2-1-3-6 4-5. En même temps, la force F2 est orientée vers le haut et vers la gauche par le canal central dans le bain 1 et entre ne le métal à une vitesse V1 dans le circuit 4-1-4 (le premier circuit est montré sur la figure 7 par un trait inter rompu mixte et le deuxième l'est par un trait interrompu simple). I1 en résulte que le métal surchauffé s'évacue à partir des canaux de fusion dans le bain 1, la vitesse de son déplacement pouvant être réglée en faisant varier la tension appliquée aux enroulements 12 et 13 du circuit magnétique 11 sans qu'unie variation de tension sur les enroulements 9 et 10 soit nécessaire. Ceci permet d'opérer indépendamment le-réglage de la vitesse du métal et de l'intensité de son chauffage.

Pour le fonctionnement du four en régime de distribution du métal, les enroulements 9 et 10 des circuits magnétiques 7 et 8 sont branches de manière à faire coïncider leurs phases. Alors, le courant induit J" passe par le circuit montré sur la figure a. Notons qu'il nty a aucun courant dans le canal central 4 (figure 9) d fait que les courants induits par les circuits magnétiques 7 et 8 dans ce canal sont de valeurs égales mais d'orientation opposée. Ce phénomène est illustré en pointillé sur la figure 8.

Lorsqu'on applique une tension aux enrouiements 12 et 13 du circuit magnétique 11, il se crée dans la zone active du four un champ magnétique avec une induction B't (figure 10) qui coVncide en phase avec le courant J" passant dans le métal.Lors de l'interaction de ce champ avec le courant susmentionné, on constate l'apparition d'une force électromagnétique Fo. Du fait que le courant ", qui contourne l'angle fait par les canaux 5 et 6, change de direction, il apparat encore une force électromagnétique F1' dont l'orien- tation coincide avec celle de la force F0", sa valeur diminuant à mesure de son éloignement de la zone active, comme montré sur la figure 9. Sous l'effet de ces deux forces, le métal liquide se déplace à une vitesse V" (figure 11) dans deux circuits 4-1-2-5-4 et 4-1-3-6-4. En même temps on bénéficie d'un malaxage efficace du métal dans tout le volume du four.

Pour amener du métal liquide dans un collecteur quelconque (non représenté), le conduit d'évacuation 14 doit être monté au préalable sur le canál central 4. Sous l'effet des forces F et F1, le métal liquide se déplace dans ce conduit 14 et arrive là où l'on en a besoin. déplace
L'importance de l'évacuation du métal liquide peut btre réglée en faisant varier la tension attaquant les enroulements 12 et 13 du circuit magnétique 11, par exemple, à l'aide d'un transformateur. L'écoulement de métal peut être réglé au besoin en modifiant la tension appliquée aux enroulements 9 et 10 des circuits magnétiques 7 et 8 ou bien en décalant les phases du courant induit dans le métal et du flux magnétique produit par le circuit magnétique 11.

Le transfert du métal dans le collecteur peut etre interrompu par inversion de la tension appliquée aux enroulements 12 et 13 du circuit 11 ou bien en coupant la tension appliquée aux enroulements des circuits magnétiques 7et 8 ou du circuit magnétique 11.

Pour arrêter le four, on coupe la tension appli quée aux enroulements des circuits magnétiques 7, 8 et 11.

Après cela, le métal restant dans le four peut être évacué en inclinant ce dernier à l'aide dtun dispositif approprie (non représenté) ou bien laissé dans ce four pour la solidification.

Lors de la remise en marche du four le métal so lidifié peut être porté à la température de fusion en régime de conservation sans que cela provoque la destruction des canaux de fusion. Ceci devient possible du fait que le caractore irrégulier des charges calorifiques sur le revêtement de ces canaux est considérablement moins accentué que dans le four connu. D'autre part, le métal se met à fondre d'abord dans le canal central 4 et dans les zones adjacentes du bain 1 où il peut s'écouler facilement en prenant du volume lors de la fusion.

Comme il ressort de la description ci-dessus, le four revendiqué assure une circulation efficace du métal liquia, une bonne homogénéisation de sa composition chimique et une parfaite égalisation de sa temperature en tout régime de fonctionnement Comparé au four connu, le four revendiqué est commode sur le plan de ltentretien et se caractérise par un rendement plus élevé et par une période entre révisions considérablement plus longue (de 2 à 3 fois).

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu:à titre d'exemples non limitatifs. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens decrits ainsi qtie leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 - Four à canaux à induction, du type comportant un bain (1) pour métal ; un systeme de canaux de fusion disposés au-dessous du bain (1), dans un plan vertical ou incliné, et se composant d'un canal central (4), de deux canaux latéraux (2, 3), qui sont reliés à leur partie supérieure au bain (1), et de deux canaux de communication (5, 6) reliant les parties inférieures des canaux susmentionnés (2, 3, 4), ainsi que des circuits magnétiques bouclés (7, 8) avec enroulements (9, 10), lesquels circuits embrassent les canaux latéraux (2, 3) ; un circuit magnétique rectiligne (11) avec enroulements (12, 13), dont les pales (lla et llb) entourent l'endroit de la jonction du canal central (4) et des canaux de communication (5, 6) ; et un conduit d'évacuation du métal (14) relié au-canal central (4), lequel four est caractérisé en ce que les canaux de communication (5, 6) sont orientés l'un vers l'autre et vers le haut de manière à avoir une portion commune débouchant dans le canal central (4) et de sorte. que chacun d'eux fait un angle compris entre 100 et 800 par rapport a' l'axe du canal central (4), la portion commune des canaux de communication (5, 6) et le canal central (4) étant disposés entre les pales (lla et llb) du circuit magnétique rectiligne (11) de sorte que la longueur totale du canal central (4) et de cette portion commune des canaux de communication (5, 6) ne dépasse pas la hauteur des pales susmentionnés (Ila et llb).

2 - Four suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre la longueur du canal central (4) et la longueur de la portion commune des canaux de communication (5, 6) est de 0,5 à 2.

3 - Four suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérise en ce que le rapport entre la largeur du canal central (4) et la longueur de la portion commune des canaux de communication (5, 6) est de 0,5 à 10.

4 - Four suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport entre la demi-longueur du bain (1) et la longueur de chacun des canaux de communication (5, 6) est de 0,8 à 2.

5 - Four suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canal central (4) a à sa partie supérieure des parois latérales évasées dans le plan de disposition des canaux de fusion.

6 - Four suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chactssne des parois latérales du canal central (4) est sensiblement parallèle à l'axe du canal de communication opposé (5 ou 6).