FR2665249A1 - Four de fusion par induction en creuset froid. - Google Patents

Abstract

Four à induction à creuset froid, comprenant un creuset (6) constitué d'un certain nombre de secteurs métalliques (6A, 6B) isolés électriquement les uns des autres et refroidi, ainsi qu'un moyen d'induction électro-magnétique disposé autour du creuset. Selon l'invention, le moyen d'induction électromagnétique (5) est alimenté en courant électrique basse fréquence; chaque secteur métallique constituant la paroi du creuset (6) est réalisé à partir d'une tôle métallique mince découpée; et il est prévu un moyen de refroidissement de chaque secteur réalisé au moyen d'une canalisation (22) soudée ou brasée sur la surface extérieure du secteur (21), permettant la circulation d'un fluide de refroidissement destiné à évacuer la chaleur du secteur.

Description

La présente invention concerne, d'une façon générale, des fours de fusion

par induction en creuset froid. On connaît depuis longtemps des fours de fusion par induction dans lesquels on utilise un creuset destiné à recevoir la matière à fondre, qui est appelé creuset froid parce qu'il est relativement peu échauffé par le dispositif d'induction et parce qu'il est en permanence refroidi par un dispositif d'évacuation de la chaleur Dans de tels fours, il est en outre connu de provoquer une certaine lévitation de la charge en

utilisant le phénomène de confinement électroma-

gnétique qui a pour effet d'écarter de la paroi du

creuset la matière à fondre.

Il est connu également de réaliser le creuset à partir de plusieurs segments métalliques isolés électriquement les uns des autres, de façon à réduire les pertes électromagnétiques dans ces segments qui constituent ensemble la paroi métallique du creuset.20 Il est connu également de constituer un tel creuset en lui conférant une forme générale cylindrique

se prolongeant vers le bas par un fond convergent hémisphérique ou conique muni d'un orifice central de coulée de la charge fondue.

Une préoccupation majeure pour de tels fours réside dans le fait d'éviter l'échauffement excessif de la paroi du creuset La disposition en secteurs isolés électriquement les uns des autres qui constituent la paroi du creuset permet, de façon connue, de limiter les effets d'induction dans la paroi, et par conséquent de limiter son échauffement Cependant, il n'est pas possible de supprimer complètement un tel échauffement, et puisque, par ailleurs, la charge en fusion dans le creuset communique à celui-ci inévitablement une certaine quantité de chaleur, il est nécessaire d'effectuer un refroidissement énergique des pièces constituant la paroi du creuset En général, ce refroidissement s'effectue en constituant les pièces de la paroi du creuset en un matériau métallique bon conducteur de la chaleur, par exemple en cuivre, et en ménageant dans ces pièces des trous s'étendant parallèlement à la paroi intérieure et dans lesquels on fait circuler un liquide de refroidissement, par

exemple de l'eau.

En général, les pièces constituant le creuset sont, relativement épaisses, parce que leur épaisseur doit être supérieure au diamètre des trous ménagés à l'intérieur permettant la circulation du liquide de

refroidissement.

Comme, de toute façon, ces pièces présentent forcément une épaisseur supérieure à la profondeur de pénétration du champ magnétique produit par le système d'induction, il n'a pas été possible jusque là d'éviter toute induction magnétique à l'intérieur de ces pièces et, pour en réduire les effets, il a été proposé de limiter au maximum la dimension latérale de ces pièces, c'est-à-dire selon une direction circonférencielle. Cette largeur des pièces n'a toutefois pas pu être35 rendue inférieure à une certaine valeur, puisque ces pièces doivent comporter au moins un trou longitudinal

pour la circulation du fluide de refroidissement.

En partant de ces considérations, les fours connus à ce jour utilisent comme moyen d'induction magnétique un inducteur moyenne fréquence, c'est-à-dire un inducteur fonctionnant à une fréquence supérieure à

400 Hz environ.

De tels fours présentent cependant certains

inconvénients que nous allons décrire maintenant.

Tout d'abord, plus le nombre de pièces métal-

liques constituant le creuset est grande, plus le coût de fabrication du creuset est importante Il faut en plus prévoir des canalisations d'arrivée et de départ du liquide de refroidissement pour chacune de ces pièces, et il faut prévoir la connexion de ces canalisations les unes aux autres d'une façon isolée

électriquement et étanche au fluide de refroidissement.

Un tel creuset est donc difficile à réaliser et est

d'un coût relativement élevé.

Par ailleurs, les bobinages d'induction magnétique fonctionnant à moyenne fréquence, laissent passer des courants électriques relativement faibles,

et par conséquent, les tensions électriques apparais-

sant aux bornes de ces bobinages ou enroulements, sont

relativement importantes, par exemple supérieures à 80 volts Il faut donc prendre des précautions particu-

lières dans de telles installations pour éviter tout risque d'électrocution et pour éviter toute formation d'arc électrique.30 D'autre part, pour alimenter un tel système d'induction magnétique en courant électrique moyenne fréquence, il faut disposer d'un système d'alimentation électrique produisant une telle fréquence De tels systèmes d'alimentation sont d'un coût relativement élevé, surtout s'il fournissent une puissance électri- que importante Dans la pratique, il n'a pas été possible jusqu'à ce jour de constituer un four à induction à paroi froide présentant une contenance supérieure à 5 litres environ En général, le diamètre

intérieur du creuset n'est jamais supérieur à 150 mm.

Dans de tels fours de l'art antérieur, se pose aussi le problème du brassage du métal en fusion dans le creuset Ce brassage n'est pas satisfaisant, et cela a limité jusqu'à présent la contenance du four La comparaison entre ce brassage existant dans les fours connus et celui différent selon la présente invention

sera décrite au cours de la description d'un mode de

réalisation qui va suivre.

Un objet de la présente invention est de prévoir un four à induction à paroi froide pouvant avoir une contenance relativement importante et utilisant des moyens d'induction électromagnétique d'une conception plus simple que ceux présents dans les fours à

induction de l'art antérieur.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel four dans lequel le moyen d'induction électromagnétique présente en outre un rendement

électrique très élevé.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel four dans lequel le creuset est de conception plus simple que ceux des fours similaires de l'art antérieur, tout en présentant une efficacité aussi grande, c'est-à-dire tout en assurant le maintien de la paroi intérieure du four à une température suffisamment basse, au moins aussi basse que celle des

fours similaires de l'art antérieur.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel four dans lequel les différences de

potentiels apparaissant aux bornes des différents éléments constituant le moyen d'induction électro-

magnétique restent relativement faibles, par exemple inférieures à 40 volts, afin d'assurer une sécurité élevée de l'installation sans avoir à recourir à des

moyens de protection compliqués.

Encore un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel four dans lequel on peut obtenir, de façon maîtrisée et efficace, un brassage, et ce même pour des fours de grande contenance, par exemple

supérieure à 5 litres.

L'invention concerne donc un four à induction à creuset froid comprenant un creuset constitué d'un

certain nombre de secteurs métalliques isolés électri-

quement les uns des autres et refroidi, ainsi qu'un moyen d'induction électromagnétique disposé autour du creuset. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le moyen d'induction électromagnétique est alimenté en courant électrique basse fréquence; chaque secteur métallique constituant la paroi du creuset est réalisé à partir d'une tôle métallique

mince découpée et il est prévu un moyen de refroidis-

sement de chaque secteur réalisé au moyen d'une canalisation-soudée ou brasée sur la surface extérieure du secteur, permettant la circulation d'un fluide de refroidissement destiné à évacuer la chaleur du secteur. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, il comprend également un noyau magnétique

disposé au-dessus et au voisinage de la surface supé-

rieure de la charge présente dans le creuset, ce noyau magnétique permettant ainsi un resserrement à son niveau des lignes de champ, ce qui provoque un- mouvement centripète de la matière en fusion située en surface. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le four comprend en outre un autre moyen d'induction électromagnétique moyenne fréquence disposé autour et au voisinage du conduit de sortie vers le bas du creuset, afin de provoquer, seulement lorsque ce moyen est en fonctionnement, la fusion de la matière au niveau de ce conduit, de façon à obtenir son ouverture et l'écoulement vers le bas de la matière fondue contenue dans le creuset. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen d'induction électromagnétique présente une faible impédance et est traversé par un

courant relativement élevé sous une faible tension.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen d'induction électromagnétique est alimenté à partir d'un enroulement secondaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire est alimenté

directement par le secteur électrique.

Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés

plus en détail dans la description d'un exemple de

réalisation qui va suivre, illustrée par les figures annexées, parmi lesquelles: la figure 1 représente un schéma de principe d'une installation de four selon la présente invention; la figure 2 représente, en coupe transversale partielle, un mode de réalisation d'un four selon l'invention, certains éléments constituant ce four étant omis de la figure afin d'augmenter sa clarté; et la figure 3 représente un schéma montrant la configuration des lignes de champ apparaissant dans un

four selon l'invention.

Une réalisation particulière d'une installation de four selon la présente invention est représentée schématiquement en figure 1 Une ligne d'alimentation en courant électrique 1 venant du réseau biphasé 380 V pouvant fournir au minimum un courant de 250 A est ménagée Cette ligne alimente un gradateur de conception classique 2 qui alimente en sortie l'enroulement primaire d'un transformateur d'adaptation monophasé 3 Ce transformateur 3 délivre en sortie de son enroulement secondaire un courant électrique d'une intensité de 4 000 A, sous une tension non supérieure à 100 V On prévoit en général, en parallèle sur les bornes d'entrée de l'enroulement primaire du transformateur 3, un condensateur ou une batterie de condensateurs d'adaptation d'impédance 4 L'enroulement secondaire du transformateur 3 alimente directement une bobine d'excitation 5 située autour d'un creuset 6 du four selon l'invention Le creuset est du type à paroi froide, et sa conception, ainsi que l'ensemble du dispositif qui l'entoure vont être décrits par la suite en relation avec la figure 2 Le four comprend un moyen d'alimentation en matière 7 qui fournit cette matière, selon un débit ou une quantité souhaitée, à l'intérieur du creuset 6 Cette matière peut être, par exemple, des copeaux métalliques de récupération Le four comprend également une culasse magnétique 8 disposée au-dessus du creuset 6 dont la fonction sera expliquée ensuite, en relation avec la figure 2 Le four comprend également une hotte aspirante 9, munie d'un filtre, permettant d'évacuer les vapeurs et les émanations du four pendant son fonctionnement Le creuset 6 est muni d'un orifice inférieur permettant l'évacuation du métal fondu par le bas, qui s'écoule dans un réceptacle approprié 11 Il est prévu en outre un moyen permettant d'obtenir à volonté l'ouverture ou la fermeture de l'orifice d'évacuation du creuset, ce moyen comprenant un enroulement 10 disposé autour de l'orifice, cet enroulement constituant une bobine alimentée par un autre générateur fournissant un courant électrique alternatif 12. Avant d'entrer plus en détails dans la structure

du four, qui constitue un objet essentiel de la présente invention, on peut présenter certaines carac-

téristiques de celui-ci, qui font aussi partie de l'objet de la présente invention, et qui sont les suivantes Le transformateur 3 est alimenté directement en courant électrique provenant du réseau, c'est-à-dire en courant électrique dont la fréquence est relati-

vement basse, en principe égale à 50 Hz ou 60 Hz.

L'autre générateur 12 qui sert à alimenter la bobine 10 dont la fonction sera expliquée ensuite fournit un courant électrique à une fréquence nettement plus élevée, par exemple à 400 Hz ou 1 000 Hz On comprend que ces deux moyens d'alimentation électrique en courant alternatif peuvent facilement être agencés, sans que des couplage parasites significatifs ne viennent perturber leur moyen respectif de commande, de contrôle et de régulation En effet, les fréquences sont suffisamment éloignées pour que de tels couplages

électromagnétiques deviennent négligeables.

Le courant électrique alimentant la bobine 5 est très important, par exemple de 4 000 A, comme cela a été dit précédemment, et l'ensemble du dispositif 2, 3, 4 permettant de fournir un tel courant est relativement facile à mettre en oeuvre puisque ce courant est un

courant alternatif à la fréquence du réseau d'alimen-

tation 1, c'est-à-dire à 50 Hz ou 60 Hz, et un tel système s'affranchit donc de moyens compliqués et

coûteux de générateurs de fréquence moyenne ou haute.

L'autre générateur 12 fournit une puissance de sortie beaucoup plus faible et sa réalisation ne cause donc pas de problème important, bien qu'il délivre un courant à une fréquence moyenne, c'est-à-dire nettement

supérieure à la fréquence du réseau.

La figure 2 représente plus particulièrement, mais d'une façon simplifiée, en coupe transversale, un four selon la présente invention On distingue, dans ce35 four, certains éléments qui ont été annoncés précédemment en relation avec la figure 1, à savoir une bobine d'induction 5, une bobine d'induction moyenne fréquence 10, ainsi qu'une culasse magnétique 8 L'une des pièces essentielles d'un four de ce type est constituée par le creuset à paroi froide 6 Ce creuset 6 a la particularité de comporter une paroi métallique dont l'épaisseur est relativement mince, par exemple comprise entre 1,5 et 4 mm Cette paroi constituant le creuset 6 est réalisée à partir d'une tôle métallique qui est découpée et emboutie Le creuset présente une forme classique comprenant une partie cylindrique

supérieure et une partie sphérique ou conique infé-

rieure se terminant dans la partie basse par une ouverture servant à l'évacuation du métal fondu qui sera contenu dans ce creuset La paroi du creuset n'est pas monobloc mais est constituée en fait d'un certain nombre de secteurs 6 A, 6 B, etc, qui s'étendent verticalement et sont isolés électriquement les uns des

autres Cette structure d'une paroi de creuset compor-

tant un certain nombre de secteurs isolés les uns des autres est connue de l'art antérieur et ne nécessite

pas une description plus importante ici Il faut

remarquer cependant que, selon la présente invention, le nombre de secteurs pouvant constituer la paroi du creuset 6 peut rester relativement faible, par exemple compris entre 4 et 12 La justification de ce nombre relativement faible de secteurs sera faite dans la

suite de la description.

L'ensemble des secteurs constituant la paroi du creuset 6 est maintenu place par un caisson (non

représenté) réalisé en matériau isolant électrique, constitué, de façon classique, d'un matériau réfrac-

taire du type ciment Ce caisson doit cependant résister à une certaine température que peut atteindre la paroi du creuset 6, bien que cette paroi soit35 refroidie, et doit également résister aux contraintes mécanique et aux chocs thermiques Un tel caisson est connu de l'art antérieur et, pour cette raison, ne sera

pas décrit plus en détail ici.

Les différents secteurs constituant la paroi du creuset 6 sont réalisés en un métal bon conducteur de l'électricité et bon conducteur de chaleur, de préfé- rence en cuivre D'autres métaux peuvent être également utilisés, leur choix dépendant essentiellement de caractéristiques physico-chimiques liées à la nature du matériau devant être fondu dans le creuset, ce matériau

étant appelé communément la charge.

Sur la surface dirigée vers l'extérieur 20 de chaque secteur constituant la paroi du creuset 6, est soudé un tube métallique 21 dont la plus grande partie s'étend sensiblement dans un plan passant par l'axe longitudinal vertical 22 du creuset Il existe par conséquent autant de tubes 22 qu'il y a de secteurs 6 A, 6 B, etc, dans la paroi du creuset Chaque tube 22 présente une forme de U et les extrémités de ce tube

situées en partie supérieure sont reliées respecti-

vement à une canalisation d'alimentation en eau de refroidissement 23 et à une canalisation d'évacuation de l'eau de refroidissement 24 De préférence, les tubes 22 sont réalisés dans le même matériau que celui de la paroi, en principe en cuivre Dans ce cas, on peut avantageusement lier le tube au secteur par brasage Le tube 22 peut présenter un diamètre d'environ 10 mm et une épaisseur d'environ 1 mm, et ce

genre de tube en cuivre peut être disponible commer-

cialement facilement parce qu'il correspond en fait à

des tubes en cuivre d'usage courant.

La bobine 5 est constituée d'un nombre relati- vement faible de spires, par exemple compris entre 5 et Les spires présentent une section transversale rectangulaire, dont le grand côté d'un tel rectangle est disposé horizontalement Un tube 27 est soudé ou brasé sur la bobine 5 au niveau de sa paroi dirigée il vers l'extérieur 28 Le tube 27 longe par conséquent par l'extérieur les différentes spires constituant la bobine 5 Ce tube présente un diamètre relativement faible comparable à celui de l'épaisseur des spires de la bobine 5 La section des spires de la bobine 5 est adaptée de façon à pouvoir laisser passer dans cette bobine le courant maximum pouvant être fourni par le transformateur 3, par exemple, un courant de 4 000 A. La bobine 5 peut être réalisée en cuivre et le tube 27 est dans ce cas réalisé de préférence lui ausi en cuivre et est brasé sur la bobine On fait passer de l'eau de refroidissement dans le tube 27 afin de refroidir toute la bobine 5 La distance entre les différentes spires constituant la bobine 5 et la paroi du creuset 6 est relativement constante et, par conséquent, le diamètre des différentes spires est constant dans la partie supérieure du creuset qui est cylindrique et va en diminuant dans la partie inférieure du creuset qui est de forme sphérique ou conique, comme cela est représenté sur la figure 2 une culasse magnétique (ou noyau magnétique) 8 est réalisée en un matériau magnétique feuilleté, par exemple en feuilles de fer isolées les unes des autres et disposées verticalement Un tel matériau feuilleté est

utilisé en général pour constituer des circuits magnétiques fonctionnant à basse fréquence, en parti-

culier à 50 Hz ou 60 Hz Pour une telle basse fréquence, une culasse magnétique en matériau feuilleté est très efficace pour canaliser les lignes de champ30 produites par la bobine 5 qui est une bobine d'induction Pour une telle fréquence, il est facile de constituer une telle culasse 8 présentant une grande efficacité et chauffant par conséquent extrêmement peu, malgré la très grande intensité du champ magnétique35 créé dans le four La culasse magnétique 8 présente la forme d'un cylindre d'axe vertical confondu avec l'axe longitudinal 25 du creuset 6 Sa position verticale peut être réglée par l'intermédiaire d'un moyen de

support réglable approprié (non représenté).

La fonction de cette culasse 8 va être expliquée maintenant en relation avec la figure 3 Cette culasse 8 permet de provoquer un resserrement des lignes de champ 30 au niveau 31 de la surface supérieure de la charge en fusion 32 contenue dans la creuset 6 Ce

resserrement des lignes de champ provoque un entraî-

nement centripète de la matière en fusion au niveau de la surface 31 du matériau fondu, ce qui provoque en conséquence un brassage de la charge en fusion dans un sens inverse au sens naturel de brassage qui se produit en l'absence d'une telle culasse 8 Ce brassage est illustré par les lignes en pointillés comportant des flèches indiquant le sens de circulation du métal fondu Ce mouvement centripète au niveau de la surface supérieure de la charge en fusion permet aux matières non en encore parfaitement fondues flottant sur la surface de la charge d'être amenées au centre et d'être englouties ensuite dans cette charge En l'absence d'une telle culasse 8, la matière située en surface de la charge en fusion tend à se déplacer de façon centrifuge, et les matières non fondues qui flottent à cette surface restent au niveau de cette surface et s'accumulent sur la périphérie, ce qui est néfaste Si la bobine 5 est alimentée en courant moyenne fréquence, on ne pourrait pas réaliser une telle culasse 8 de façon efficace, parce qu'il faudrait qu'elle soit

constituée d'un matériau du type ferrite qui chauf-

ferait beaucoup et qui ne serait pas suffisamment efficace, vu les puissances très importantes en jeu

dans la bobine 5.

Le four à induction selon la présente invention comporte également un dispositif particulier et noveau présentant la fonction d'une vanne commandable, pour l'évacuation de la charge fondue contenue dans le creuset Le dispositif est constitué d'une paroi cylindrique verticale constituant un tube d'évacuation disposé sous le creuset 6, ce tube 35 ayant un diamètre relativement faible, par exemple, de l'ordre de 30 mm Le tube 35 est refroidi par une circulation d'eau dans des trous 36 ménagés dans le tube et par des canalisations d'amenée 37 et d'évacuation 38 d'eau de refroidissement La bobine d'excitation 10 est une

bobine moyenne fréquence qui, lorsqu'elle est alimen-

tée, crée une induction électromagnétique au centre du tube 30, ce qui provoque la fusion du matériau contenu dans ce tube, ce qui permet l'évacuation vers le bas de la charge fondue Si l'on supprime l'alimentation de la bobine d'induction 10, le matériau se resolidifie

rapidement dans le tube 30, ce qui provoque l'obtu-

ration de ce tube 30 On peut donc par conséquent commander à volonté l'ouverture ou la fermeture de l'orifice d'évacuation vers le bas du creuset De préférence, le tube 30 est refroidi, de façon classique, par un moyen de circulation d'eau de refroidissement On peut utiliser une fréquence moyenne pour l'excitation de la bobine d'induction 10, parce

que son diamètre est relativement faible.

En utilisant un four constitué de la façon décrite précédemment, on peut réaliser un creuset 6 d'un diamètre relativement important, par exemple compris entre 300 et 400 mm En effet, le fait d'utiliser un bobine d'induction 5 alimentée en courant basse fréquence permet l'utilisation d'un creuset d'un tel diamètre qui est considéré comme très important La demanderesse s'est en effet aperçue qu'en utilisant une fréquence basse, par exemple de 50 ou de 60 Hz, le maximum d'efficacité, c'est-à-dire le rendement éner-35 gétique du four peut être atteint en utilisant un rapport du rayon R du creuset sur l'épaisseur de peau d'environ 30 On peut donc obtenir un creuset de grand

diamètre, par exemple de 300 mm, selon l'invention.

A partir de la description qui vient d'être faite

d'un exemple particulier de réalisation de l'invention, qui ne présente aucun caractère limitatif, on peut effectuer les remarques qui vont suivre, afin de mettre en évidence certaines caractéristiques particulières de

l'invention et certains avantages qui en découlent.

On voit que l'invention, dans sa plus grande généralité, repose sur le fait que le creuset est constitué essentiellement d'une paroi métallique 6

relativement mince L'épaisseur de cette paroi métal-

lique est inférieure à la profondeur de pénétration du champ magnétique Puisque l'on utilise un moyen d'induction électromagnétique fonctionnant à basse fréquence, par exemple à 50 ou 60 Hz, cette profondeur de pénétration est d'environ 6 mm et par conséquent, on peut facilement réaliser une paroi du creuset en un matériau conducteur, par exemple en cuivre, dont l'épaisseur est inférieure à cette profondeur de pénétration, cette épaisseur pouvant être par exemple choisie égale à 2 mm Dans ces conditions, le creuset est "transparent" au champ magnétique, et son

échauffement est particulièrement faible En consé-

quence, il n'est pas nécessaire de disposer un très grand nombre de secteurs 6 A, 6 B, etc, électriquement isolés les uns des autres, afin de constituer la paroi 6 du creuset, et, dans la pratique, on peut se limiter à un nombre réduit de secteurs, par exemple compris entre 4 et 8 Cela facilite la fabrication et le montage d'un tel creuset Cela facilite également l'agencement des circuits de refroidissement 22 des secteurs En effet, dans la pratique, on soudera une seule canalisation 22 en forme de U sur la face arrière35 (extérieure) de chacun des secteurs On voit, par ailleurs, que la fabrication d'un secteur à partir d'une tôle relativement mince, découpée et emboutie, est particulièrement aisée et d'un coût de revient très bas Il n'est pas nécessaire d'usiner des trous dans une pièce de cuivre massive, pour constituer les canalisations de refroidissement, mais il suffit de souder ou de braser sur la face arrière des secteurs à un tube de cuivre classique, ce qui représente une

opération extrêmement simple et peu onéreuse.

Le fait d'utiliser comme moyen de chauffage un moyen d'induction électromagnétique fonctionnant à basse fréquence permet en outre d'associer sur le même four un autre moyen d'induction électromagnétique 10 fonctionnant à moyenne fréquence, sans que ces deux moyens d'induction n'interfèrent de façon significative et ne perturbent leur moyen respectif d'alimentation et

de commande.

Si l'on utilise directement la fréquence du secteur, qui est en principe de 50 ou de 60 Hz, pour alimenter les moyens d'induction électromagnétique, on peut utiliser un transformateur 3 abaisseur de tension fonctionnant à cette fréquence du secteur Un tel transformateur est en général d'un prix relativement bas parce qu'il est d'un usage extrêmement général On peut donc se permettre d'utiliser un transformateur de relativement grande puissance produisant en sortie un courant très intense, par exemple d'environ 4000 A ampères, sous une tension relativement faible, par exemple d'environ 40 volts, ce qui correspond à une puissance de sortie d'environ 160 k W Dans ces conditions, le moyen d'induction électromagnétique est prévu de façon à présenter une très faible impédance, c'est-à-dire qu'il est réalisé sous forme d'un enroulement 5 présentant un nombre faible de spires, par exemple d'environ 8 à 20 On se trouve donc en35 présence d'un système d'induction électromagnétique présentant les caractéristiques suivantes: fréquence basse correspondant à celle du secteur; basse tension (ce qui confère au dispositif une grande sécurité et une grande facilité au niveau des dispositifs d'isolation électrique) La conséquence de ces choix des paramètres de fonctionnement est que le moyen d'induction comporte un faible nombre de spires (ce qui présente l'avantage d'une grande facilité de conception

et de réalisation du bobinage).

Le noyau magnétique 8 qui produit localement des lignes de champmagnétique resserrées est réalisé en tôles feuilletées Un tel noyau magnétique est adapté pour fonctionner à la basse fréquence du secteur ( 50 ou Hz), ce qui correspond à un usage très classique et, par conséquent un tel noyau magnétique est particulièrement bon marché L'association du noyau magnétique disposé juste au-dessus du creuset constitue une autre caractéristique de l'invention qui a pu être mise en oeuvre facilement du fait que le moyen d'induction magnétique fonctionne à basse fréquence et sous faible impédance On peut, de la sorte, obtenir d'une façon très commode et peut onéreuse, un resserrement des lignes de champ au niveau de la partie supérieure du creuset, comme cela est représenté en figure 3, et, dans ces conditions, la demanderesse s'est aperçu, après de nombreux essais expérimentaux, que cette disposition provoque un mouvement en surface de la charge fondue qui est centripète Autrement dit, le matériau fondu présent en surface tend à se déplacer de l'extérieur vers le centre et, arrivé au centre, tend à descendre jusqu'au fond du creuset d'o il remonte par les bords latéraux Ce type de brassage s'effectue dans un sens inverse à celui qui se produirait naturellement en l'absence du noyau magnétique La demanderesse s'est aperçue que ce type de brassage qui est inversé par rapport au mouvement naturel est meilleur parce qu'il évite l'accumulation en surface, au niveau de la périphérie, de matières solides stagnantes qui forment un obstacle à

l'homogénéisation du matériau en cours de fusion.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Four à induction à creuset froid, comprenant un creuset ( 6) constitué d'un certain nombre de secteurs métalliques ( 6 A, 6 B) isolés électriquement les uns des autres et refroidi, ainsi qu'un moyen d'induction électromagnétique disposé autour du creuset, caractérisé en ce que le moyen d'induction électromagnétique ( 5) est alimenté en courant électrique basse fréquence, et en ce que chaque secteur métallique constituant la paroi du creuset ( 6) est réalisé à partir d'une tôle métallique mince découpée et en ce qu'il est prévu un moyen de refroidissement de chaque secteur réalisé au moyen d'une canalisation ( 22) soudée ou brasée sur la surface extérieure du secteur ( 21), permettant la circulation d'un fluide de refroidissement destiné à évacuer la chaleur du secteur.

2 Four selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend également un noyau magnétique ( 8) disposé au-dessus et au voisinage de la surface supérieure ( 31) de la charge ( 32) présente dans le creuset, ce noyau magnétique permettant ainsi un resserrement à son niveau des lignes de champ ( 30), ce qui provoque un mouvement centripète de la matière en

fusion située en surface.

3 Four selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un autre

moyen d'induction électromagnétique moyenne fréquence ( 10) disposé autour et au voisinage d'un conduit de sortie vers le bas ( 35) du creuset, afin de provoquer, seulement lorsque ce moyen est en fonctionnement, la fusion de la matière au niveau de ce conduit, de façon à obtenir son ouverture et l'écoulement vers le bas de la matière fondue contenue dans le creuset.

4 Four selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'induction électromagnétique présente une faible impédance et est traversé par un courant relativement élevé sous une

faible tension.

Four selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'induction

électromagnétique est alimenté à partir d'un enrou-

lement secondaire d'un transformateur ( 3) dont l'enrou-

lement primaire est alimenté directement par le secteur

électrique ( 1).