Pratiques de fonderie appropriées pour les fours à creuset à gaz et électriques

Historiquement, l'industrie de la fonderie utilise principalement des fours à creuset. Dans la plupart des cas, les fonderies utilisent des sources d'énergie alimentées au gaz naturel ou chauffées par résistance électrique.

Comparé à d'autres technologies de fours développées au fil des ans, le four à creuset alimenté au gaz est plus performant en termes d'efficacité énergétique. L'efficacité énergétique des fours à creuset alimentés au gaz est la plus faible de toutes les technologies actuellement disponibles, avec environ 20%. L'efficacité énergétique des versions à résistance électrique est d'environ 57%.

Les fours à creuset, qu'ils soient alimentés au gaz ou par résistance électrique, offrent aux fonderies une grande flexibilité pour la coulée de divers alliages, de compositions d'alliages spéciaux, pour la gestion de changements fréquents d'alliages et pour le fonctionnement d'ateliers de travail à façon "à court terme".

Comme indiqué ci-dessus, les fours à creuset ont un faible rendement énergétique, en particulier dans les versions alimentées au gaz, mais ils posent également des problèmes de confort et de sécurité pour l'opérateur, ainsi que des coûts de remplacement des creusets et des coûts d'immobilisation. Cependant, ils remplissent bien leur fonction dans certaines fonderies, pour leur produit et pour les exigences spécifiques de l'application de l'alliage.

SÉLECTION DES CREUSETS :

Utilisez ce tableau comme guide de base pour choisir le creuset adapté au métal que vous faites fondre.

FOURNEAUX	METAL	PLAGE DE TEMPÉRATURE	TYPE DE CRUCILE
Gaz	Aluminium	650 -750 C	Si C avec glaçage à basse température
	Laiton/bronze	1000 - 1400 C	Si C
	Or/Argent	1000 -1600 C	Si C, ou Argile Graphite
	Zinc	400 - 600 C	Si C avec glaçage à basse température

Électrique	Aluminium	Tous	Si C avec glaçage à basse température
	Zinc	Tous	Si C avec glaçage à basse température

LE CALIBRAGE DES CREUSETS :

La "règle empirique" pour les fours à creuset alimentés au gaz est que le diamètre intérieur du revêtement réfractaire du four est supérieur de 20% au diamètre extérieur du creuset, le haut du revêtement réfractaire, l'anneau de réglage étant supérieur de 10% au diamètre extérieur du creuset supérieur.

Pour les fours à creuset chauffés par résistance électrique, la "règle empirique" suggère de conserver un espace de 2 ½ à 4 pouces entre l'extérieur du creuset et les éléments chauffants. En outre, le creuset doit être placé à l'intérieur des éléments et de la zone de chauffage.

LA CONCEPTION DES FOURS :

En règle générale, que le four soit alimenté au gaz ou qu'il utilise une résistance électrique, le meilleur avis en matière de conception recommande un four de forme circulaire, à l'image du creuset utilisé. Bien que certains fabricants de creusets à résistance électrique utilisent des configurations de four carrées, cette conception ne permet pas de chauffer le creuset de manière uniforme sur toute sa circonférence et entraîne une défaillance prématurée du creuset, ainsi que des coûts de remplacement du creuset.

La technologie des éléments de chauffage par résistance électrique a considérablement évolué au fil des ans et il existe de nombreuses et excellentes technologies de montage des éléments électriques qui s'adaptent aux configurations circulaires des fours.

GAZ BRÛLÉS :

Vous devez positionner et aligner l'axe du port de tir du brûleur de manière à viser le point où le creuset repose sur la base ou le bloc de piédestal. Il doit tirer tangentiellement autour du creuset et dans le revêtement réfractaire du four, en créant un tourbillon jusqu'au sommet du creuset et à travers le conduit du four.

NE JAMAIS allumer le brûleur au-dessus ou au-dessous de la base du creuset ou du bloc de piédestal, ou directement sur la surface extérieure du creuset. Maintenez toujours un mélange air/combustible approprié, une flamme légèrement oxydante (légèrement verte). Un dispositif d'analyse des gaz de combustion doit être utilisé périodiquement et le rapport air/combustible doit être ajusté si nécessaire.

LA RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE :

Avec cette technologie, comme indiqué précédemment, les éléments doivent entourer complètement le creuset à une distance minimale de la paroi du creuset de 2 ½ pouces à un maximum de 4 pouces, encerclant toute la circonférence du creuset, de haut en bas. Le système de contrôle et la surveillance des éléments chauffants peuvent être monophasés ou triphasés et utiliser des commandes à semi-conducteurs. La détection des défaillances des éléments doit être surveillée et signalée par des alarmes visuelles ou sonores.

CHARGEMENT DES FOURS À CREUSET :

Après avoir correctement préchauffé le creuset et le four conformément aux directives du fabricant, placez la charge dans le creuset et faites-la fondre. Si possible, chargez le creuset avec de la ferraille ou des retours afin de fournir un lit pour les lingots suivants, plus lourds. L'utilisation de pinces à creuset (FIG : 3)Il est fortement recommandé d'utiliser une protection contre les chocs, afin d'éviter tout impact avec le creuset

NOTE : L'aluminium a un taux d'expansion 7 fois supérieur à celui d'un creuset en carbure de silicium.

LES LIGNES DIRECTRICES EN MATIÈRE DE FLUXAGE :

Utilisez toujours le flux conformément aux recommandations du fabricant. N'oubliez pas que les parois des creusets sont poreuses aux températures de fonctionnement et que le fondant y pénètre, ce qui réduit considérablement la durée de vie des creusets.

NE PAS :

Sur le flux, utiliser la quantité minimale possible pour nettoyer la fonte.
Ajouter du flux au fond d'un creuset vide, UNIQUEMENT au métal en fusion.
Maintenir les matières fondues traitées avec un flux pendant des périodes prolongées
Laisser le flux rester sur la surface de la matière fondue pendant de longues périodes.
"Super Heat" la fonte

Utilisez toujours le flux approprié pour l'alliage que vous faites fondre.

La "règle d'or" est : "MOINS C'EST MIEUX".

LE NETTOYAGE DES CREUSETS :

Les parois latérales, Les parois intérieures et le fond du creuset doivent être exempts de scories et/ou de laitier. Le nettoyage des parois internes d'un creuset doit être effectué quotidiennement et/ou entre les fusions, lorsque le creuset est encore "rouge". Grattez les parois intérieures à l'aide d'un outil dont le contour correspond à la courbure du creuset.

Dans le cas des fours à creuset de type basculant (FIG:4) gratter l'intérieur des murs avec le four basculant en position horizontale.

NOTE : Ne laissez jamais un talon de métal en fusion "geler/solidifier" dans le creuset. Un talon de métal en fusion contiendra des scories et des oxydes, qui ont un taux d'expansion 5 fois supérieur à celui du creuset.

SÉCURITÉ :

En outre, Comme pour toutes les opérations de fusion de métaux, l'introduction d'humidité, telle que de l'eau ou des lubrifiants, sous le niveau du métal en fusion présente un risque important d'explosion de vapeur catastrophique et potentiellement mortelle. "Houston, nous avons un problème", pour ainsi dire.

En outre, il faut toujours s'assurer que toute charge solide, qu'il s'agisse de retours, de déchets ou de lingots, est sèche et exempte d'humidité.

Dans les fours à creuset, la pratique courante consiste à placer les lingots sur le dessus du four, autour du diamètre, pour s'assurer qu'ils sont exempts d'humidité, et à les préchauffer avant de les charger.

Plusieurs constructeurs de fours proposent des préchauffeurs de lingots pour les fours à creuset alimentés au gaz. Il s'agit essentiellement de chambres à revêtement réfractaire, à travers lesquelles les gaz de combustion sont acheminés pour préchauffer les lingots. Lors d'essais contrôlés en laboratoire, il a été prouvé que cela permettait de réduire l'énergie nécessaire à la fusion d'une livre d'aluminium jusqu'à 20%.

La logistique de cette opération dans la "vraie vie" est discutable. En effet, comment charger correctement et en toute sécurité un lingot chaud de 25 à 35 livres dans un creuset ? Que se passe-t-il si les lingots sont laissés trop longtemps dans le creuset et commencent à transpirer, à couler ou à fondre ?

RÉSUMÉ :

Par conséquent, comme indiqué au début de cet article, les fours à creuset occupent une place notable dans l'histoire de la fonderie. Ce sont les fours les plus couramment utilisés dans l'industrie et ils figurent en bonne place dans les établissements d'enseignement et les installations de recherche sur le moulage des métaux. Leur utilisation généralisée est due à leur polyvalence. Ils permettent de changer rapidement d'alliage et sont de conception compacte. En outre, ils peuvent supporter des intervalles d'arrêt prolongés, ce qui présente d'autres avantages.

Néanmoins, bien qu'il ne soit pas le plus efficace d'un point de vue énergétique, le four à creuset est et restera le meilleur choix pour certaines applications, qu'elles soient alimentées au gaz ou chauffées par résistance électrique.

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À PROPOS DE L'AUTEUR/DÉNI DE RESPONSABILITÉ :

Ed Lange est l'auteur de cet article. Il est consultant en matière de fours à aluminium et vous pouvez le contacter à l'adresse suivante elange2@cogeco.ca. Le contenu est tiré de l'expérience de plus de 40 ans d'Ed. Le contenu est tiré de l'expérience de plus de 40 ans d'Ed. Son expertise réside dans le développement, la conception et la vente d'équipements de fusion, de maintien et de manutention de métaux non ferreux. L'auteur ne soutient en aucun cas un fabricant de four particulier ou ses technologies respectives.