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RÉSUMÉ
En fonderie, la poche de coulée est un équipement destiné historiquement à la coulée du métal liquide dans les moules. Elle est aussi de plus en plus utilisée pour le transport du métal liquide entre le four de maintien et les fours de coulée automatique. La poche de coulée est composée d'un casing en acier avec son couvercle, d'un système de basculement mécanique et d'une paroi réfractaire isolante. Elle est le lieu d’importantes déperditions calorifiques qu’il faut identifier pour mieux les combattre. Ces pertes ont un coût énergétique important qu’il faut réduire, elles sont aussi synonymes de non-qualité pour les pièces coulées.
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Jean-Pierre GAUCHÉ : Ingénieur physico-chimiste (EOA de Paris) - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge - Expert auprès du Centre Technique des Industries de la Fonderie (Sèvres, France)
INTRODUCTION
En fonderie la poche de coulée est un équipement destiné historiquement à la coulée du métal liquide dans les moules. Elle est également de plus en plus utilisée pour le transport du métal liquide entre le four de maintien et les fours de coulée automatique.
Composée d'un casing en acier avec son couvercle, d'un système de basculement mécanique et d'une paroi réfractaire isolante, la poche de coulée est un passage obligé pour le transfert entre les équipements. Son utilisation est souvent courte, très fractionnée, elle fait ainsi rarement l’objet d’une étude spécifique pour le garnissage réfractaire. Pour autant, celui-ci a ses exigences : il doit être isolant, être adapté au métal liquide transporté et doit résister à la corrosion du laitier.
Les aspects thermiques de son utilisation sont souvent ignorés ou oubliés, pourtant la poche de coulée ou de transfert est le siège de déperditions calorifiques importantes :
-
mauvaise isolation,
-
absence de couvercle,
-
préchauffage négligé ou insuffisant,
-
chute de température du métal liquide…
Toutes ces pertes ont un coût énergétique et qualitatif bien plus important que l’on ne croît. Elles peuvent être facilement identifiées, chiffrées et combattues.
Il faut toujours garder en mémoire que dans une fonderie, hors la fusion, 30 % de l’énergie consommée est nécessaire pour le maintien, la manutention et la coulée du métal.
Malgré un parc de poches souvent important, le fondeur ne fait pas toujours le lien entre la capacité de la poche et son utilisation. Cette adéquation nécessaire est rarement abordée sous son aspect thermique, donc énergétique, et par rapport aux coûts qui en découlent.
D’une manière générale, la tenue du garnissage réfractaire d’une poche en service dépend de trois facteurs essentiels :
-
le bon choix des produits réfractaires qui composent le revêtement ;
-
la qualité de la mise en œuvre du garnissage et le respect des consignes pour sa mise en service ;
-
la manière dont la poche est préchauffée, utilisée, surveillée et entretenue.
L’article propose des explications sur les phénomènes thermiques et des solutions pour réduire la consommation en énergie.
Un glossaire est présenté en fin d'article.
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6. Conclusions
Il est bon de rappeler l’objectif thermique principal attendu de l’usage d'une poche ou d’un système de coulée :
« La différence de température du métal liquide entre le remplissage de la poche et le dernier moule coulé doit être la plus faible possible ».
Suite aux divers exemples développés précédemment, retenons principalement :
-
le rôle du couvercle et de l'isolation de la poche :
Quel que soit la nature du métal ou son niveau de température, mettre un couvercle ou isoler le corps de la poche, c'est obtenir approximativement le même gain.
Ainsi, le cumul de ces deux actions revient à diviser par trois les baisses de température du métal liquide contenu dans la poche ;
-
le rôle de l’ajustement de la capacité de la poche :
C’est la température du métal liquide qui autorise ou interdit la coulée d’une pièce.
Dans une poche isolée ou non, avec ou sans couvercle, la chute de température du métal liquide dépend de la capacité de la poche.
Ainsi, plus une poche est de grande capacité, plus les pertes thermiques sont faibles et plus le nombre de pièces coulées sera important ;
-
le rôle du préchauffage du garnissage :
Quel que soit la nature du métal ou son niveau de température et quelle que soit la taille de la poche, doubler le temps de préchauffage ou accroître de 30 % la température de ce préchauffage sont aussi importants que la mise en place d'un couvercle et l'isolation de corps de la poche.
Ainsi, le cumul de ces 4 recommandations (couvercle + isolation + temps de préchauffage doublé + accroissement de la température de préchauffage de 30 %) peut permettre de diviser par cinq les baisses de température du métal liquide contenu dans la poche.
Pour résumer, l'usage idéal d'une poche devra obéir aux 4 règles ci-dessous :
-
être isolée et comporter un couvercle ;
-
être au maximum de capacité pour son usage ;
-
être préchauffée à une température aussi proche que possible de la température du métal qu’elle doit contenir ;
-
être préchauffée durant un temps aussi proche que possible de l’équilibre thermique du garnissage.
Il...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GABIS (V.), GAUCHÉ (J.-P.) - Les réfractaires en fonderie. - ETIF, ISBN : 978-2-71-190227-9, p. 230 (06/2008).
-
(2) - GAUCHÉ (J.-P.) - Pratique de l'induction en fonderie. - ETIF, 166 p. ISBN : 978-2-71-190243-9 (2010).
-
(3) - GABIS (V.) - Les réfractaires en fonderie : quelques progrès récents. - Hommes et Fonderies, Numéro spécial 64ème congrès mondial de fonderie Paris, N° 305, p. 146-154 (juin-juillet 2000).
-
(4) - BARDON (J.-P.) - Les bases physiques fondamentales dans les problèmes d'isolation thermique. - Université de Nantes.
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ANNEXES
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