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Four à creuset pour métaux légers, en particulier le magnésium ou des alliages de magnésium.
La présente invention se rapporte à un four à creuset, chauffé électriquement, pour des métaux légers, en particulier du magnésium ou des alliages de magnésium, où le creuset est constitué par une matière métallique ne subissant pas l'attaque du métal à fondre, comme par exemple le fer dans le cas d'une fusion de magnésium ou d'alliages de magnésium.
Suivant la caractéristique principale de l'invention, l'armature métallique du creuset constitue une partie de l'enroulement secondaire d'un ou de plusieurs transformateurs ; l'autre partie de l'enroulement secondaire non formée par les parois du creuset étant constituée par un conducteur non en contact avec le métal fondu, d'une conductibilité plus grande que celle du corps du creuset. La partie de l'enroulement secondaire du ou des transformateurs qui ne fait pas partie du creuset est constituée de préférence en cuivre ou en une autre matière analogue de conductibilité
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électrique particulièrement élevée et la section conductrice de la partie de l'enroulement secondaire non constituée par le creuset est plus grande que la section conductrice de la paroi du creuset.
A ce sujet, il est avantageux de pourvoir la partie de l'enroulement secondaire non constituée par le creuset, d'un système de refroidissement approprié, réalisé par exemple au moyen d'eau ou d'air, tandis que, d'autre part, l'élément faisant partie du creuset, de l'enroulement secondaire, est recouvert d'une matière calorifuge.
Dans une meilleure forme de réalisation de l'invention, trois ou un multiple de trois transformateurs monophasés sont accouplés à un creuset dont la paroi est subdivisée en tronçons symétriques, chacun d'entre eux constituant une partie de l'enroulement secondaire d'un des transformateurs et ces derniers étant connectés suivant un montage en triangle ou en étoile de manière à réaliser un système à courants triphasés.
La présente invention prévoit en outre de donner à la section du creuset une forme polyangulaire et de réaliser la liaison entre le corps du creuset et la partie de l'enroulement secondaire à plus grande conductibilité aux côtés de la paroi latérale du creuset. Suivant l'invention, il est à ce propos avantageux d'adjoindre à chaque transformateur une des surfaces élémentaires de la paroi latérale du creuset. Ces surfaces élémentaires de la paroi latérale du creuset peuvent, suivant l'invention, être planes ou être légèrement incurvées vers l'intérieur.
En outre, l'invention prévoit de munir le corps du creuset, à ses côtes, de nervures qui, le cas échéant, constituent un seul bloc avec le corps principal du creuset et qui sont en contact avec la partie de l'enroulement secondaire à conductibilité plus grande.
Une particularité importante de l'objet de l'invention résulte encore de ce que la partie de l'enroulement secondaire consistant en une matière à plus grande conductibilité, laquelle partie est raccordée au corps du creuset, est formée d'un grand nombre de conducteurs, par exemple d'une série de bandes de cuivre ou autres
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pièces semblables.
La conformation du creuset suivant la présente invention présente en premier lieu l'avantage de faire circuler en pratique le courant secondaire exclusivement à travers la paroi du creuset, grâce à quoi on empêche, d'une part, des suréchauffements locaux du corps du creuset et, d'autre part, des déplacements indésirables du bain de fusion dans le creuset. Cette action, constituant en elle-même un progrès, peut être en particulier clairement constatée lorsque les surfaces partielles de la paroi latérale du creuset sont lisses ou légèrement incurvées vers l'intérieur.
Un autre avantage de l'invention consiste en ce que, grâce à la disposition de nervures spéciales de raccord au corps du creuset, une couche calorifuge suffisante peut être intercalée entre la paroi portée à une très haute température du creuset et la partie de l'enroulement secondaire à conductibilité plus grande.
Une autre réalisation de l'invention résout le problème ayant pour but de rendre le four propre à la récupération, de préférence continue, d'une masse métallique pouvant être fondue, constituée par des mitrailles de métaux légers, en particulier des mitrailles de magnésium ou d'alliages renfermant du magnésium.
Suivant l'invention, un collecteur pour le métal fondu est accolé, par l'intermédiaire d'une paroi de séparation, au foyer de fusion limité par les parois du creuset constituant une partie de l'enroulement secondaire d'un transformateur ; ce collecteur est délimité par des parois non chauffées électriquement ou chauffées très légèrement, la paroi de séparation entre le foyer de fusion. proprement dit et le collecteur de métal étant munie de dispositifs pour le débordement du métal, par exemple des ouvertures ou des déversoirs.
Suivant l'une des formes de réalisation de l'invention, le collecteur de métal accolé au foyer de fusion peut être constitué par une pièce, en forme de creuset, disposée concentriquement à l'intérieur du creuset chauffé. Le métal se trouvant dans le collecteur de nétal est ainsi maintenu chaud par la chaleur se dégageant du
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foyer de fusion.
Suivant une autre forme de réalisation, le collecteur de métal peut être placé à côté du creuset, la paroi de séparation entre le creuset et le collecteur se trouvant électriquement en dérivation sur les parois du creuset qui constituent une partie de l'enroulement secondaire d'un transformateur. Dans ce cas, les épaisseurs, les longueurs et la conformation du creuset, de la paroi de séparation et de la paroi du collecteur sont choisies en rapport avec la puissance du transformateur du creuset, de manière que le métal fondu s'accumulant dans le collecteur soit maintenu à la températu- re désirée.
Le foyer de fusion, séparé, au point de vue étendue, du collecteur, est réalisé, dans l'invention, d'une manière avantageuse sous une forme complètement fermée, de sorte que la mitraille le plus souvent encombrante peut être fondue à l'abri de l'air.
La refonte de la mitraille est, dans l'objet de l'invention, réalisée avantageusement et d'une manière continue en reliant le creuset avec une trémie de chargement prolongée latéralement ou vers le haut. La mitraille à refondre est mélangée avec des sels empêchant l'oxydation lors de la refonte et déterminant une épuration du métal fondu, par exemple chlorures, fluorures, etc. La charge est introduite, à l'abri de l'air, dans le foyer de fusion ou dans la trémie de chargement adaptée au foyer. En vue d'évacuer les gaz et la vapeur qui se dégagent pendant la fusion, le foyer de fusion est pourvu d'une soupape à surpression ou de tout autre objet de ce genre.
Le collecteur accolé, dans l'objet de l'invention, au foyer de fusion, peut être réuni directement à une machine à couler, de sorte que le métal qui a été purifié et dégazé dans le collecteur, peut s'écouler directement de ce dernier dans les moules.
Enfin, l'invention propose encore de disposer des agitateurs dans le foyer de fusion, et le cas échéant également dans le collecteur du creuset, lesquels agitateurs seront avantageusement constitués de manière à être automatiquement mis ou gardés en mou-
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vement par le champ tournant développé par les transformateurs fournissant le courant de fusion.
D'autres particularités importantes de l'invention peuvent se déduire de la description suivante, faite en se référant aux dessins annexés, qui représentent plusieurs formes de réalisation de l'invention.
Fig.l montre, en coupe horizontale, un four à creuset suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe verticale à travers le même four.
Fig. 3 à 7 montrent, en coupes horizontales, d'autres formes de réalisation de l'invention.
Le foyer de fusion est, dans le four à creuset représenté aux fig.l et 2, désigné par 1. Il est constitué par un creuset en fer ou en acier, ouvert au-dessus et pourvu de la manière habituelle d'un bec de coulée 3.
Des surfaces de contact 4 sont dressées symétriquement, à l'extérieur, sur la face latérale du creuset 3. Contre ces surfaces sont pressées les surfaces de contact correspondantes d'une pièce métallique 5 en cuivre ou en une autre matière appropriée présentant une conductibilité suffisamment élevée. La pression peut être réalisée d'une manière quelconque, par exemple à l'aide de dispositifs ad hoc hydrauliques ou actionnés pneumatiquemant ou également à l'aide de vis de pression 6 qui, par l'intermédiaire d'un ressort 7, appuyent élastiquement contre le châssis 8 du four, monté de préférence de manière à pouvoir basculer;de cette façon, il peut être tenu compte de l'allongement provoqué par l'échauffement à la température de fonctionnement sans qu'apparaissent des tensions mécaniques exagérées.
Comme le montre la fig.l, la pièce métallique extérieure 5 accolée au creuset 2 est constituée de manière à donner lieu par exemple à la formation de trois sortes de cylindres creux formés chacun par un tronçon de la pièce métallique 5 et par un tronçon de la paroi 2 du creuset.
L'invention utilise les pièces annulaires formées par les tron-
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çons de la pièce métallique 5 et de la paroi 2 du creuset comme enroulements secondaires de transformateurs dont les noyaux sont au dessin désignés par 9. Un courant alternatif circulant dans l'enroulement primaire des transformateurs induit une tension dans la pièce annulaire, constituant l'enroulement secondaire, formée par des tronçons de la pièce métallique 5 et de la paroi, 2 du creuset ; un courant correspondant circulera alors à travers cette pièceenroulement.
Comme le montre la fig.l, la section de la pièce métallique 5 bonne conductrice est nettement plus épaisse que celle de la paroi 2 du creuset. De ce fait, dès qu'une tension est induite dans la pièce constituant l'enroulement secondaire et qu'un courant y circule, la partie de la pièce-enroulement formée par la paroi du creuset, s'échauffe nettement plus fort et ce jusqu'à atteindre la température nécessaire pour fondre le métal placé dans le creuset.
Comme le montre la fig.l, trois transformateurs monophasés sont adaptés à chaque creuset, chacun d'entre eux correspondant à des tronçons symétriques du creuset 2. Il est avantageux, dans ce cas, de brancher les transformateurs suivant un montage triangle ou étoile, de manière a constituer un système à courants triphasés.
-un fonctionnement normal, le four à creuset peut être alimenté par les transformateurs montés en triangle, tandis que lorsque le four sert à maintenir chaud ou à raffiner la masse fondue, les transformateurs peuvent être montés en étoile et fournir alors 1/3 de leur puissance normale.
Le creuset 2 n'est a l'extérieur que recouvert d'une matière 10 mauvaise conductrice de la chaleur. Inversement, la pièce métallique 5, qui constitue la partie extérieure de l'enroulement secondaire, peut être pourvue d'un système de refroidissement approprié, par exemple d'un refroidisseur à eau ou à air. Toutes les parties du four sont disposées à l'intérieur d'un carter 8 qui peut basculer autour de l'axe 11, en vue de permettre la vidange du four.
Au cas où le creuset 2 doit être remplacé, il suffit de déta-
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cher les dispositifs de liaison aux surfaces de contact 4, après quoi le creuset peut être retiré par le haut du châssis du four.
Suivant l'invention, il est également possible de fermer complètement le creuset, par exemple dans le but de réaliser l'opération de fusion et d'échauffement de la charge sous une pression réduite (vide).
L'enroulement primaire des transformateurs est entouré extérieurement d'un cylindre 12, fendu longitudinalement, en acier non-magnétique qui sert en même temps de surface de guidage au courant d'air utilisé pour le refroidissement des bobines du trans- f ormateur. Ces cylindres de protection peuvent, suivant l'invention, être également utilisés pour faire apparaître des échappements de métal fondu à travers la paroi du creuset. Dans ce but, les cylindres sont mis en liaison avec le creuset ou le cas échéant avec la masse fondue, par l'intermédiaire d'une source de courant appropriée et d'un dispositif d'alarme ou de tout autre appareil.
Il est possible de construire le creuset en plusieurs parties reliées entre elles d'une manière appropriée, par exemple par soudure ou à l'aide de vis ou de boulons.
Suivant la fig.3, le creuset 41 a, en principe, la forme d'un prisme triangulaire placé debout. Un transformateur est placé devant chacune des trois faces symétriques. 42 de la paroi latérale du creuset ; les noyaux des transformateurs sont désignés par 44, 45 et 46. Extérieurement, entre les faces latérales de la paroi 42, sont fixées - comme il est indiqué en 47 - de minces bandes de cuivre superposées 48, 49 et 50, lesquelles sont disposées par rapport aux transformateurs 44, 45, 46 de manière que, pour chacun des transformateurs, une partie de l'enroulement secondaire soit constituée par une des faces 42 du creuset 41 et l'autre par l'un des conducteurs 4&, 49, 50.
L'épaisseur de la paroi du creuset 41 parcourue par un courant doit être choisie d'une part de manière à empêcher qu'il se produise des échappements du métal liquide à travers la paroi du creuset et d'autre part de manière que la paroi du creuset absorbe une
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puissance suffisante. Il faut encore prendre en considération qu'un effet de peau considérable peut se développer, le cas échéant, dans la paroi du creuset. Dans la partie de l'enroulement secondaire constituée par le conducteur à plus grande conductibilité, celui-ci est constitué par une série de différents conducteurs de faible épaisseur superposés.
Suivant la fig.4, le creuset 20, vu également en coupe, est essentiellement triangulaire. La différence avec la fig.3 consiste en ce que des nervures 21 sont ajoutées aux côtés ; ces nervures peuvent, le cas échéant, être fabriquées avec le creuset 20 hors d'un seul et même bloc, quand par exemple le creuset est fait en acier coulé- Aux nervures 21 sont raccordées les parties 22 de l'enroulement secondaire à plus grande conductibilité.
La présence des nervures 21 présente l'avantage de permettre le placement, dans l'espace intermédiaire 23, d'une couche suffisante d'une substance conduisant mal la chaleur, laquelle protège la partie exté- rieure de l'enroulement secondaire 22 contre tout échauffement préjudiciable qui serait provoqué par les parois du creuset portées à une très haute température.
Suivant la fig.5, le creuset 30 présente en ordre essentiel la forme d'un prisme hexagonal placé debout. Ici également, des pièces intermédiaires ou des nervures 32 sont prévues extérieurement aux faces 31 du prisme pour la jonction des parties 33 de l'enroulement secondaire. Le creuset suivant la fig.5 convient à l'installation de 6 transformateurs dont les noyaux sont désignés par 34.
La forme de réalisation suivant la fig.6 montre un creuset triangulaire dont les parois 101, 102, 103 constituent chacune une partie de l'enroulement secondaire d'un transformateur dont le noyau est désigné respectivement par 104, 105, 106. L'enroulement secondaire est complété par les conducteurs 107, 108, 109. Les enroulements primaires des transformateurs sont désignés par 110, 111, 112.
Un corps également triangulaire 113 est disposé à l'intérieur
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du creuset triangulaire ; ce corps est mis en communication par les ouvertures 114, qui peuvent être pratiquées près du fond du creuset, avec l'espace libre 115, lequel est limité, par le creuset 101 et le corps 113. Cet espace 115 sert de foyer de fusion. La mitraille de refonte y est continuelle ment introduite d'une manière appropriée.
Le creuset 113 peut, comme il est indiqué en 116, être pourvu d'un trou de coulée.
Dans la forme de réalisation suivant la fig.7, le creuset triangulaire 117 est chauffé par un courant alternatif biphasé.
Ici, les transformateurs 120, 121, correspondant à la forme de réalisation suivant la fig,l, sont disposés près des parois 118, 119 du creuset. La troisième paroi 122 du creuset sépare la chambre de refonte 117 de la chambre 123, délimitée par la paroi 124, utilisée comme collecteur et comme endroit où la masse fondue peut se reposer. Des ouvertures 125 pour le passage du métal sont pratiquées dans la paroi 122.
Suivant la fig.7, les parois 122 et 124 se trouvent électriquement en parallèle avec les parois Ils et 119 du creuset et sont ainsi également parcourues par un courant. Les épaisseurs et les longueurs (conformation des parois Ils et 119 du creuset et.des parois 122,124) sont choisies en rapport avec la puissance du transformateur du creuset Il?, de manière que le métal fondu s'accumulant dans le creuset 123 soit maintenu à la température désirée. La forme de réalisation suivant la fig.7 peut au reste être également modifiée de manière que le creuset 117 soit chauffé par trois ou un multiple de trois transformateurs ou encore par un seul transformateur parcouru par un courant alternatif.
Aussi bien dans la forme de réalisation suivant la fig.6 que dans celle suivant la fig.7, le creuset et le cas échéant également le collecteur sont protégés contre toute perte de chaleur par une matière calorifuge.
La forme du foyer de fusion et du collecteur de métal peut en principe être choisie à volonté. par exemple, il est également possible d'utiliser à la place d'un creuset à section triangulaire
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un creuset rond dans lequel vient se loger concentriquement une certaine pièce ayant une forme appropriée et destinée à servir de collecteur de métal. Dans ce cas, il est préferable de prévoir dans le foyer de fusion circulaire des parois de séparation radiales, lesquelles peuvent contrecarrer toute rotation du métal en fusion causée par la force centrifuge. Il est important cependant, suivant l'invention, que le foyer de fusion soit relativement étroit ; la mitraille à refondre est alors réchauffée en des couches relativement minces.
Cela offre un avantage particulier au point de vue échauffement rapide, diminuant la perte au feu, de la mitraille à la température de fusion. Deux ou plusieurs collecteurs peuvent encore être accolés à un seul collecteur chauffé. L'ensemble du four peut pour le restant être constitué de manière à pouvoir basculer.
Enfin, dans des cas spéciaux, il est encore possible de constituer l'installation de fusion de manière que la fusion puisse être réalisée à la pression normale ou à une pression réduite ou encore à une pression supérieure.
REVENDICATIONS.
1. Four à creuset chauffé électriquement, pour des métaux légers, en particulier du magnésium ou des alliages de magnésium, dont le creuset est constitué en une matière métallique et est parcouru par le courant d'un secondaire de transformateur, caractérisé en ce que le corps métallique du creuset constitue une partie du circuit secondaire d'un ou de plusieurs transformateurs et en ce que la partie de l'enroulement secondaire non constituée par le corps du creuset est formée par un conducteur, n'entrant pas en contact avec le métal fondu, d'une conductibilité électrique supérieure à celle de la paroi du creuset.