CH327042A - Procédé pour le chauffage électrique d'une matière métallique et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  Procédé pour le chauffage     électrique    d'une matière métallique  et     dispositif        pour    la mise en     aeuvre    de ce procédé    Les fours pour chauffage à induction, sans  circuit magnétique fermé, sont bien connus  dans la technique. La     fig.    1 du dessin annexé  représente schématiquement un four de ce type.  



  La matière à chauffer 1 est disposée à l'in  térieur d'une bobine inductrice 2. Cette der  nière est habituellement constituée par des en  roulements de tubes de cuivre refroidis par  circulation d'eau. Celle-ci est effectuée au  moyen de tubulures 3 et 4 ; elle a notamment  pour but de maintenir la bobine 2 à basse tem  pérature et par conséquent de réduire au mi  nimum les pertes d'énergie par résistance du  fait des courants qui la traversent.  



  Entre la matière chauffée et la bobine est  placée une enveloppe calorifuge 5 destinée à  éviter la propagation de la chaleur à partir de  la matière vers la bobine et l'extérieur.  



  La source de courant électrique     d'aUmen-          tation    est représentée en 6. La fréquence du  courant     alternatif    nécessaire est     fixée    comme  connu suivant les dimensions de la matière à  chauffer, sa résistivité, etc.  



  Comme on le sait, le rendement en énergie  d'un tel four dépend essentiellement du rap  port de la     résistance    électrique de la bobine 2    à la résistance de la matière 1 rapportée à  l'alimentation électrique primaire, l'énergie per  due et cédée au fluide de refroidissement de  la bobine étant d'autant plus grande que la  charge secondaire est elle-même plus conduc  trice de l'électricité.  



  En outre, le facteur de puissance de l'en  semble vis-à-vis de la     source    6 est d'autant plus  faible que le rapport de la section intérieure de  la bobine à la section extérieure de la matière  chauffée est plus grand.  



  Bien entendu, dans le cas de     fusion    des  métaux il est nécessaire de ménager un espace  suffisant entre la bobine 2 et la matière 1  pour constituer une enceinte réfractaire à l'aide  d'un creuset étanche, en un matériau dont le  point de fusion est obligatoirement supérieur à  celui de la matière traitée. Cette disposition  qui tend à augmenter le rapport de la section  intérieure de la bobine à la section extérieure  de la matière provoque en même temps une  diminution du facteur de puissance vis-à-vis  de la source d'alimentation.  



  Le but de la présente invention est d'amé  liorer le rendement d'ensemble de dispositifs  de ce genre et de diminuer en outre le coût de  l'installation des dispositifs de     chauffage    à in-           duction    établis pour le     chauffage    des métaux  à des températures     inférieures    à leur point de  fusion.  



       Linvention    a pour objet un procédé pour  le chauffage électrique d'une matière métalli  que, dans lequel on utilise au moins     une    bobine       alimentée    en courant alternatif. Ce procédé est  caractérisé en ce qu'on assure le chauffage de  ladite matière par rayonnement, en utilisant  ladite bobine comme résistor, et par     induction,     sous l'effet des courants induits dans la masse  de la matière.  



  Les avantages obtenus grâce à ce procédé  sont notamment les     suivants     On utilise, pour le chauffage de la matière,  tout au moins de façon partielle, l'énergie dé  veloppée par effet Joule dans la bobine, alors  que dans les dispositifs connus, cette énergie  est complètement évacuée à l'extérieur.  



  Le facteur de     puissance    est augmenté car  à la résistance apparente correspondant aux  courants induits développés dans la matière à  traiter s'ajoute la résistance propre de la bo  bine, laquelle peut être choisie de valeur assez  élevée.    Une autre cause d'amélioration du facteur  de puissance provient du couplage étroit que  l'on peut réaliser entre la bobine et la matière  à traiter, l'espace prévu, dans les dispositifs  connus, pour assurer le calorifugeage étant  supprimé, ou tout au moins très réduit.  



  L'invention comprend également un dispo  sitif pour la mise en     oeuvre    du procédé     ci-          dessus,    caractérisé en ce que la bobine est  constituée à partir d'une barre de section plei  ne en un métal dont le point de fusion est  supérieur à la température à atteindre pour  le traitement de la matière susdite.  



  On a représenté sur la     fig.    .2 du dessin an  nexé un schéma d'une forme d'exécution du  dispositif faisant l'objet de l'invention.  



  Une bobine 7 ou enroulement primaire,  reliée en 8 et 9 à une source d'énergie 10 est  constituée en une section pleine d'un métal  dont le point de fusion est supérieur à la tem  pérature à atteindre pour le traitement d'une    matière 11. Ce métal est choisi de façon que  sa résistivité permette le développement d'une  puissance notable pour la fréquence et l'inten  sité fournies par la source 10 du courant alter  natif d'alimentation.  



  Afin de permettre une bonne transmission  par rayonnement de la chaleur produite par  la bobine 7 vers la matière à chauffer 11, le  couplage électrique entre cette dernière et la  bobine est aussi étroit que possible, c'est-à-dire  que l'espace ménagé entre la matière et la bo  bine formant primaire du transformateur est  aussi réduit que le permettent les conditions de  l'isolement électrique à ménager entre primaire  et secondaire.    Dans le but de réduire les pertes calorifi  ques de l'ensemble, on prévoit une enveloppe  calorifuge 12 à l'extérieur de la bobine 7. Cette  enveloppe peut éventuellement être munie d'un  moyen de refroidissement     externe    (par eau,  air, etc.), mais il ne s'agit plus alors d'une  condition essentielle de bon fonctionnement  du dispositif comme dans ceux qui sont connus  et rappelés ci-dessus.

    



  Il est possible de faire varier la réparti  tion des énergies transmises par rayonnement  ou par induction depuis la bobine primaire vers  la matière en choisissant soit la résistivité du  métal constituant le primaire, soit la forme de  la bobine en variant sa section, soit encore en  combinant les deux moyens.  



  Le dispositif étant, en général, constitué  par plusieurs bobines de chauffage dans les  quelles les pièces traitées viennent successive  ment défiler, on peut donc, en faisant varier  la forme et/ou la résistivité des conducteurs  constituant le primaire, donner une influence  prépondérante à l'un ou à l'autre des modes  de transmission d'énergie     considérés.     



  Par exemple, s'il s'agit de chauffage de  billettes de cuivre, on peut, dans une première  zone où en raison de sa température, ce métal  n'a qu'une faible résistivité, donner la prépon  dérance à la transmission d'énergie par rayon  nement en utilisant un primaire de grande ré  sistance électrique et, lors de la fin du traite-      ment, vers 800 -     900     C, utiliser des bobines  d'une meilleure conductibilité pour donner  alors la prépondérance à la transmission d'éner  gie par induction. Dans le même sens il est  évidemment possible au cours du cycle d'uti  liser d'abord, dans la zone de basse tempéra  ture, un dispositif selon la     fig.    2 puis de re  venir au montage habituel     (fig.    1) vers la fin  du traitement.

      Sans constituer une limitation, on peut sou  ligner que le procédé décrit est d'autant plus  intéressant que la matière à chauffer a une  conductibilité électrique élevée (cuivre, alumi  nium, etc.) aux températures ambiantes nor  males des ateliers.  



  A titre d'exemple, on peut utiliser pour la  constitution des bobines primaires des métaux  tels que le nickel ou ses alliages, les alliages  de     fer-chrome    et d'une façon générale des mé  taux présentant à la fois une résistivité assez  élevée et une bonne tenue à l'oxydation dans  la zone de température considérée.  



  Dans le schéma de la     fig.    2, l'alimentation  est supposée obtenue au moyen d'une source  10 monophasée, mais il est évident que l'on  pourrait utiliser un réseau polyphasé alimen  tant une ou plusieurs bobines 7 sur chacune  des phases de façon à assurer un bon équili  brage de l'énergie absorbée sur l'ensemble du  réseau d'alimentation.  



  Quant à la fréquence de courant utilisée,  elle est en général déterminée par les dimen  sions et la résistance propre de la matière à  chauffer suivant les règles bien connues appli  cables à tout chauffage électrique par induc  tion. On peut remarquer, cependant, que le  fait de transmettre une part plus ou moins  grande d'énergie par rayonnement à partir de  la bobine permet dans beaucoup de cas, d'ef  fectuer directement les raccordements à la fré  quence normale du réseau (50 Hz, par exem  ple) même si la transmission par induction  seule semblait requérir une périodicité plus  élevée.  



  Entre la source d'énergie et le dispositif  de chauffage, l'adaptation des tensions et l'équi-         librage    des phases peuvent être assurés par  des transformateurs à tensions réglables sui  vant les dispositions connues avec éventuelle  ment adjonction de bobines de self et de con  densateurs.  



       Eventuellement,    la compensation d'énergie  réactive des bobines peut, s'il y a lieu, être as  surée par montage en parallèle d'une batterie  de condensateurs ; il faut noter également que  grâce au dispositif décrit, la batterie de con  densateurs nécessaire se trouve considérable  ment plus réduite que dans le cas d'équipe  ments du type connu.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé pour le chauffage électrique d'une matière métallique, dans lequel on uti lise au moins une bobine alimentée en courant alternatif, caractérisé en ce qu'on assure le chauffage de ladite matière par rayonnement, en utilisant ladite bobine comme résistor, et par induction, sous l'effet des courants induits dans la masse de la matière. II. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la bobine est constituée à partir d'une barre de section pleine en un métal dont le point de fusion est supérieur à la tempéra ture à atteindre pour le traitement de la ma tière susdite. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Procédé selon la revendication 1, carac térisé en ce qu'on utilise plusieurs bobines dans lesquelles des pièces métalliques consti tuant la matière à chauffer viennent défiler suc cessivement, lesdites bobines ayant des résis tances différentes pour obtenir, en chacune d'elles une répartition convenable du chauffage par rayonnement et par induction. 2. Dispositif selon la revendication II, ca ractérisé en ce que la bobine est en alliage de nickel. 3. Dispositif selon la revendication II, ca ractérisé en ce que la bobine est en alliage de fer-chrome. 4. Dispositif selon la revendication II, ca ractérisé en ce qu'une enveloppe calorifuge est disposée à l'extérieur de la bobine. 5.

   Dispositif selon la revendication II et la sous-revendication 4, caractérisé en ce que ladite enveloppe est munie d'un moyen de re froidissement. 6. Dispositif selon la revendication II, pour le chauffage d'articles métalliques, caractérisé en ce qu'il comprend une première bobine des tinée à préchauffer lesdits articles en donnant la prépondérance au chauffage par rayonne ment, et une seconde bobine pour l'achèvement du chauffage des articles en donnant la pré pondérance au chauffage par induction.