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Four à induction à basse fréquence pour la fusion d'alliages de fer, en particulier de fonte grise et de fonte d'acier.
On sait que les fours à basse fréquence du type de construction utilisé jusqu'ici/possèdent une forme de chenal relativement compliquée qui pose des conditions très sévères en ce qui concerne la matière de garnissage. Dans le cas de la fusion de métaux à des températures supérieures à 1000 , la matière de garnissage est très sollicitée par la haute température. A cela s'ajoute encore que les forts mouvements du bain enlèvent la matière de garnissage par
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lavage dans le chenal et la déposent à des endroits du four où elle n'est pasdésirable' L'amenée d'énergie varie constamment, de sorte qu'on ne peut obtenir un fonctionnement sans dérangements pendant de longs laps de temps que dans peu de cas. La température est aussi beaucoup plué élévée dans le chenal que dans le foyer de travail.
Dans des fusions de laiton, dans lesquelles on ne travaille en moyenne que peu au-dessus de 1000 , on a constaté des différences de température allant jusqu'à 150 . Ces différences de température sont encore plus élevées dans des fusions de métaux à point de fusion supérieur, comme par exemple avec du fer et de la fonte grise. La maçonnerie est très fortementt attaquée par le surchauffage du métal nécessaire à la fusion dans le chenal et le fort mouvement du bain et elle ne résiste qu'à très peu de fusions. Des perfectionnements dans la construction de fours à basse fréquence ne peuvent donc être réalisés que lorsqu'on évite de trop fortes élévations de température dans le chenal et lorsqu'on diminue les mouvements du bain dans ce dernier.
Avec les dimensions données jusqu'à présent au chenal, il est impossible de diminuer le mouvement du bain, parce qu'autrement une amenée d'énergie économique n'est pas rendue possible. Dans le chenal des constructions connues jusqu'à présent, on a une distribution de courant égale sur la section du chenal.
Par contre, l'intensité de champ magnétique est répartie très irrégulièrement sur la section, de sorte qu'un fort mouvement du bain doit se produire. Mais, si le chenal est élargi, on sait que la résistance du chenal de fusion diminue et que le cos # d'une installation est diminué.
Il s'ensuit qu'il faut utiliser des condensateurs. Si le diamètre du chenal ou la largeur est faible dans des constructions rectangulaires, comme cela est le cas avec les types de construction usuels jusqu'à présent, la résistance du consommateur est inversement proportionnelle à la largeur du chenal. La résistance du consommateur baisse donc
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lorsque le chenal s'élargit par suite de l'enlèvement par lavage du garnissage et la consommation d'énergie diminue aussi en même temps-
Ces conditions sont illustrées par lediagramme de la fig. 1. La courbe Rw indique la résistance au courant alternatif d'un chenal rectangulaire en dépendance de la largeur b du chenal indiquée en cm. La résistance au courant alternatif est dépendante de la fréquence utilisée et de la conductibilité du métal liquide qui remplit le che- nal.
La courbe de la fig. 1 est calculée pour 50 périodes et pour de la fonte grise. Avec de l'acier moulé, la courbe présente une allure presque concordante. En considérant cette courbe, on constate qu'à partir d'une largeur de chenal déterminée la résistance au courant alternatif est pratiquement indépendante de la largeur du chenal. Une variation de la section du chenal n'a donc plus d'influence sur la transformation d'énergie à partir de cette portée.
La résistance au courant alternatif tend vers une valeur limite, qui est donnée par l'équation 1/h. 1/ss. # Dans cette équation, Rw désigne la résistance au courant alternatif, 1 la longueur et 1:1;La hauteur du chenal- ss est la constante d'absorption, qui se calcule par l'équation suivante : ss = 2### . f/#. 10-9 On a supposé clans cette équation que ; , la résistance spécifique du métal fondu, a été indiquée en ohm/cm.
a avec de la fonte grise une valeur d'environ 1.
La fréquence f est supposée à 50 périodes dans cet exemples
Conformément à l'invention, la largeur b du chenal doit être choisie assez grande pour que la résistance Rw soit pratiquement indépendante de l'accroissement de la largeur du chenal. L'enlèvement par lavage du garnis- sage, qui se produit par suite du mouvement du bain, ne
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joue plus alors aucun rôle pour le travail de fusion, car l'absorption d'énergie ne varie plus. Le cos # ne varie également pas. Comme on peut le voir par la fig' 1, il faut à cet effet maintenir la largeur du chenal supérieure à environ 12 cm. La distribution de courant dans le chenal n'est pas uniforme. Par cette distribution de courant non uniforme , on obtient aussi des sortes particulières du mouvement dans le chenal de fus ion.
On ne doits'attendre dans le bain, qu'à proximité de la masse de garnissage, à une chute de pression, produisant un mouvement du bain beaucoup plus faible qu'avec des formes de chenal présentant les dimensions antérieures. La chute de pression entre le chenal et le foyer de travail est diminuée par la grande section, de sorte que des surchauffages ne se produisent également que beaucoup plus rarement qu'autrefois. Leem- pératures dans le chenal sont de 150 à 200 inférieures à celles existant jusqu'ici. Il s'ensuit que la sollicita- tion mécanique du garnissage est plus faille et en outre qu'on obtient de meilleures qualités du produit fabriqué.
L'économie de l'installation d'ensemble est accrue.
La fig. 2 est une coupe d'un four à deux foyers.
Les deux foyers sont désignés par 1 et 2. Les deux che- naux 3 sont placés sur les côtés extérieurs de deux bobines d'induction 4 et ont une largeur de plus de 12 cm. Par lar- geur du chenal il faut entendre son étendue dans le sens A - B. Etant donné qu'il est parcouru par des lignes de force électro-magnétiques des deux côtés, le chenal 5, qui est placé entre les deux bobines d'induction, est plus large de façon correspondante et il a au moins environ 20 cm. à 50 périodes. La longueur du chenal est calculée conformé- ment à l'absorption de puissance désirée du four. Le corps de fer feuilleté est désigné par 6. Les parties de garnis- sage portent la référence 7. Pour la coulée, on se sert d'un bec 8.
Il est recommandable d'utiliser le foyer 1 comme foyer de travail dans lequel les pièces à fondre sont placées, @
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'puis d'effectuer la coulée à partir du foyer 2. De cette manière on dispose toujours pour la coulée de matière homogène bien travaillée dans toute sa masse.
REVENDICATIONS à basse fréquence
1 - Four à induction/pour la fusion d'alliages de fer, en particulier de fonte grise et de fonte d'acier, caractérisé en ce que la largeur du chenal est établie si grande que la résistance au courant alternatif dans le chen@l est pratiquement indépendante de l'augmentation de la largeur du chenal.