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NOTE DE L'ÉDITEUR
Les normes NF EN 60519-1 de septembre 2015 et NF EN 60519-8 de janvier 2006 citées dans cet article seront remplacées par les normes NF EN IEC 60519-1 et -8 (C79-631 et -638) : Sécurité dans les installations destinées au traitement
électrothermique et électromagnétique
- Partie 1: Exigences générales
- Partie 8 : Exigences particulières pour fours de refusion sous laitier électroconducteur (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2006 (Juillet 2020).
RÉSUMÉ
Un four électrique à résistances, le plus répandu des équipements électrothermiques, est constitué d’une enceinte (chambre de chauffe) entourée de matériaux à caractère réfractaire permettant de réduire les pertes thermiques ; de résistances électriques disposées en voûte, en sole ou sur les parois latérales de l’enceinte, couplées à un système de régulation de température ; et de la charge à traiter. L’article dresse tout d’abord une présentation technique de chacun des constituants. Il présente ensuite les avantages et inconvénients de ce type d’équipements.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marianne LE BOULCH : EDF Division Recherche & Développement
-
Claude OBERLIN : Ingénieur Senior SEE
INTRODUCTION
Les fours électriques à résistances constituent les équipements électrothermiques industriels les plus connus et les plus répandus. Ils continuent à faire l’objet de nombreux perfectionnements, fruits d’efforts soutenus de recherche et développement pour les faire évoluer afin de mieux répondre aux besoins exprimés par les industriels utilisateurs. Un four à résistances est essentiellement constitué :
-
d’une enceinte (laboratoire ou chambre de chauffe) réalisée à partir de matériaux à caractère isolant ou réfractaire dont le rôle est de réduire les pertes thermiques par transmission vers l’extérieur. Elle varie par sa forme, par le moyen de manutention de la charge ou son type d’exploitation ;
-
de résistances électriques disposées en voûte, en sole ou sur les parois latérales (pariétales) de l’enceinte. Leur alimentation est assurée soit directement par le réseau, soit par l’intermédiaire d’un ou plusieurs transformateurs ; un système de modulation de la puissance y est associé, piloté par un système de régulation de température ;
-
de la charge à traiter, caractérisée par sa forme, sa nature et sa température initiale.
L’article décrit en détails les différents constituants (enceinte, résistances électriques, alimentation électrique de puissance, systèmes de régulation), donne quelques éléments essentiels sur les conditions d’exploitation, les avantages et les limitations d’utilisation d’un four électrique.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
-
– Fours électriques à résistances. Présentation générale ;
-
[D 5 911] – Fours électriques à résistances. Technologies de mise en œuvre (le présent article) ;
-
– Fours électriques à résistances. Applications industrielles ;
-
– Fours électriques à résistances « pour en savoir plus ».
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Exploitation des fours électriques à résistances
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6. Avantages et limitations des fours électriques à résistances
6.1 Avantages
Les fours électriques à résistances présentent de nombreux avantages tant du point de vue technique, qu’économique et social.
-
Parmi les intérêts techniques, nous pouvons citer :
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les résistances actuellement commercialisés qui couvrent pratiquement l’ensemble du domaine des températures utilisées dans l’industrie, et les progrès réalisés en science des matériaux contribuent sans cesse à améliorer leurs caractéristiques ; elles peuvent être conçues pour des fours les plus divers ;
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le mode de transmission de chaleur qui est facile à adapter aux exigences du procédé thermique demandé par l’utilisateur ; de plus, les fours à résistances fonctionnent avec des atmosphères très diverses, air, vide, atmosphère contrôlée (neutre, réductrice, oxydante) ; la propreté des fours et les performances thermiques atteintes favorisent l’élaboration de produits de qualité élevée ;
-
les systèmes de régulation disponibles qui assurent une très grande précision de température, et la répartition judicieuse des résistances électriques dans les fours se traduit par une excellente homogénéité de température ;
-
la polyvalence des fours qui peuvent assurer des cycles thermiques sur des plages de températures assez larges ; les résultats obtenus sont reproductibles d’un cycle à l’autre, ce qui permet d’automatiser facilement l’exploitation des fours ;
-
le fonctionnement du four qui est généralement très simple et sûr.
-
-
L’intérêt économique des fours électriques se traduit par :
-
des investissements généralement limités, du même ordre de grandeur et souvent inférieurs à ceux des solutions alternatives ;
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les coûts d’énergie qui peuvent se comparer, pour des puissances unitaires peu élevées, à ceux des fours utilisant d’autres énergies, le rendement des fours à résistances étant très élevé et déclinant moins vite que celui des fours à combustibles lorsqu’on s’écarte des conditions nominales de fonctionnement. La mesure en continu des quantités d’électricité consommées...
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