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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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Aspects thermiques de son utilisation
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1. Principes du revêtement réfractaire
1.1 Choix des éléments du garnissage
La conception du revêtement réfractaire doit permettre de réduire au minimum la perte de température du métal liquide entre le remplissage de la poche et la coulée du dernier moule sur le chantier.
Pour satisfaire cette exigence, le revêtement réfractaire doit être constitué d’une couche isolante contre la carcasse métallique de la poche, et d’une couche réfractaire résistante aux alliages métalliques liquides. Les épaisseurs respectives dépendent de la capacité de la poche, de la température du métal liquide et de la nature des matériaux réfractaires utilisés. En effet, en plus des propriétés thermiques adaptées, la structure granulométrique de la face chaude sera en accord avec son épaisseur (10 fois le diamètre du grain réfractaire le plus gros). Par exemple avec un réfractaire de « grade 7 mm », l’épaisseur minimale sera de 7 x 10 = 70 mm.
Ainsi pour des poches dont la capacité est comprise entre 0,5 et 2 t, le revêtement aura une épaisseur totale au moins égale à 80 mm : 10 mm de réfractaire isolant et 70 mm de réfractaire dense.
Que ce soit pour des alliages ferreux ou non ferreux, les matériaux réfractaires ont réalisé de tels progrès (tableau 1), qu’ils se sont unifiés autour des bétons réfractaires alumineux (60 à 90 %), à basse teneur en ciment , coulés et vibrés, dans la plupart des poches de coulée.
HAUT DE PAGE1.2 Mise en œuvre...
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Principes du revêtement réfractaire
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.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
-
Service Fonderie Réfractaire :
-
Calderys :
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Fours et procédés SAS :
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