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Claude OBERLIN : Responsable de la rubrique Électrothermie du traité Génie électrique - Adjoint au Chef du Département Applications de l’Électricité dans l’Industrie, de la Direction Études et Recherches d’Électricité de France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le chauffage par induction est le procédé qui permet de transférer l’énergie électrique d’un circuit primaire à une pièce métallique constituant un circuit secondaire dans lequel les pertes Joule sont transformées en chaleur. Le transfert énergétique est basé sur les propriétés de l’induction.
L’induction permet de transmettre l’énergie directement à l’intérieur du produit sans aucun contact matériel. Elle assure des densités de puissances très élevées (jusqu’à 4-6 MW/m2), des échauffements rapides, une très grande précision de la température et généralement un très bon rendement. C’est pourquoi le chauffage par induction est largement utilisé pour les chauffages avant déformation, pour tous les traitements thermiques et chauffage de fils, tubes et bandes, ainsi que pour des opérations d’assemblage comme le soudage ou le brasage.
Nous préciserons, principalement, dans cet article les modalités d’application sur acier. Les cas des autres alliages métalliques étant traités par ailleurs.
La figure 1 résume les interventions thermiques dans les premières transformations de l’acier et les opérations associées.
Le lecteur pourra se reporter à l’article « Chauffage par induction électromagnétique [1] ».
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1. Réchauffage avant formage des métaux
1.1 Généralités
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La sidérurgie française a produit environ 18 millions de tonnes d’acier en 1993, dont 13 millions concernent les produits plats. Par définition, un produit plat possède une épaisseur faible (généralement inférieure à 50 mm) par rapport aux autres dimensions.
Actuellement, près de 70 % de l’acier élaboré dans le monde provient de la technique de coulée continue, aboutissant à des demi‐produits, soit sous forme de brames pour les produits plats, soit sous forme de blooms ou billettes pour les produits longs. La filière des demi-produits est représentée sur la figure 2.
À la sortie des coulées continues, les demi-produits sont à une température comprise entre 600 et 800 oC ; leur épaisseur varie entre 150 et 350 mm, leur largeur se situe entre 600 et 1 900 mm et leur longueur entre 6 et 10 m.
Les demi-produits issus de la coulée continue sont très généralement stockés, et donc refroidis, avant d’être réchauffés pour le laminage à chaud. Les nouveaux procédés, qualifiés d’enfournement à chaud ou de laminage direct permettent d’améliorer nettement le rendement énergétique global de l’opération.
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La déformation à chaud est une opération fondamentale de la métallurgie. Elle consomme beaucoup d’énergie, d’autant plus que l’obtention d’une pièce nécessite généralement plusieurs déformations successives et ainsi plusieurs réchauffages. Pour que la déformation s’effectue convenablement, sans usure trop rapide des outillages, il faut que le produit soit pratiquement isotherme. Quel que soit le mode de chauffage, la pénétration de la chaleur par conduction thermique est donc un phénomène primordial.
L’induction présente un certain nombre d’avantages pour chauffer les métaux avant déformation :
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le rendement énergétique élevé, puisque la chaleur est produite à l’intérieur même de la pièce, par opposition aux autres procédés qui n’échauffent le produit que par conduction à partir de la surface externe ;
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la qualité des pièces obtenues, grâce à la précision de la température et à la réduction...
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Réchauffage avant formage des métaux
ANNEXES
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HAUT DE PAGE
Dans les Techniques de l’Ingénieur
DEVELEY (G.) - Chauffage par induction électromagnétique. - Traité Génie électrique. D 5 935‐ D 5 936 (2000).
NOËL (L.) - Brasage. - Traité Génie mécanique. B 5 195 (1984).
Travail des matériaux - Assemblage. - Traité Génie mécanique volume B 7 111 (1993‐1999).
LEROY (P.) - TOURNIER (H.) - Méthodes d’assemblage. - Traité Plastiques et Composites. Plasturgie. A 3 755 (1984).
SIMON (H.) - Assemblage par collage. - Traité Plastiques et Composites. Plasturgie. A 3 758 (1994).
CAZES (R.) - Soudage par friction. - Traité Génie mécanique. B 7 745 (1996).
CATONNÉ (J.-C) - Traitement de surface. - Traité Matériaux métalliques. Volume M5 (1995).
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