TITRE : PROCEDE DE FUSION DE CHARGE D' ALUMINIUM UTILISANT UN FOUR A INDUCTION

DOMAINE TECHNIQUE

L’invention concerne la fusion de produits en aluminium et la fabrication de produits intermédiaires en alliage d’aluminium, tels que notamment des plaques de laminage, billettes de filage ou blocs de forge, à l'aide d'un four à induction.

ART ANTERIEUR

L'empreinte carbone de la fabrication d'aluminium est beaucoup plus faible quand les produits sont obtenus par recyclage de matières premières existantes qu'à partir d'aluminium primaire obtenu par électrolyse. Il est donc important de développer des procédés permettant de refondre de façon économique et efficace les matières premières pour recyclage. De plus les fours à induction pour lesquels la fusion est réalisée de manière électrique sont favorable en ce qui concerne les émissions de carbone que les fours à gaz en particulier quand l'électricité utilisée est obtenue sans émissions.

L'efficacité industrielle des fours à induction est cependant souvent inférieure à celle des fours à gaz en raison de la plus faible vitesse de fusion, de la dimension limitée et de la difficulté de chargement du four.

Le brevet EP1101830 décrit un procédé de fabrication d’un produit intermédiaire, tel qu’une plaque, une billette ou un bloc de forge, en un alliage d’aluminium déterminé de la série 7000 est caractérisé en ce qu’il comprend a) la fourniture de produits à recycler tels que ferrailles et chutes d’usinage d’au moins un deuxième alliage de la série 7000 ayant une teneur cible, en au moins un deuxième élément anti-recristallisation tel que Zr ou Cr, supérieure à la teneur maximale acceptable pour l’alliage déterminé ; b) au moins une étape d’affinage des ferrailles et chutes, permettant la réduction de la teneur de ce deuxième élément anti-recristallisation à une valeur inférieure à la teneur maximale acceptable dans l’alliage déterminé ; c) l’élaboration d’un lot de métal liquide à partir du métal pur issu de l’opération d’affinage ; d) la formation du produit intermédiaire (100) par coulée (40) du métal liquide.

Le brevet EP1913166 décrit un procédé de fusion de scrap en alliage d’aluminium contenant du lithium dans lequel(i) on approvisionne du scrap contenant des alliages de type aluminium- lithium (étape d’approvisionnement) ;(ii) on prépare un lit initial de métal liquide d’une première composition (étape de préparation du lit initial de métal liquide) dans un four de fusion ;(iii) on charge ledit scrap sur ledit lit initial de métal liquide de façon à créer à la surface dudit lit de métal liquide un matelas flottant dudit scrap (étape de chargement) ;(iv) on fait fondre ledit matelas de scrap de façon à obtenir un bain de métal liquide d'une seconde composition pouvant être égale ou différente de la première composition (étape de fusion du matelas) ;(v) on prélève le métal liquide (étape de prélèvement) dudit bain de métal liquide d'une seconde composition.

Le brevet US6393044 décrit un système de fusion par induction qui utilise un creuset formé d'un matériau qui a une résistivité électrique élevée ou une perméabilité magnétique élevée et une ou plusieurs bobines d'induction formées à partir d'un câble enroulé constitué de plusieurs conducteurs en cuivre isolés individuellement pour former un four à induction qui, avec son alimentation, offre un design compact.

La fusion dans les fours à induction est particulièrement utile pour la fusion de matières premières pour recyclage.

Les types matières premières pour recyclage en aluminium et alliage d'aluminium (connus notamment sous le nom de "scrap") sont décrits dans la norme EN 12258-3.

Dans plusieurs industries, les procédés de fabrication de produits métalliques finis par usinage, transformation, découpage, ... de produits intermédiaires génèrent des quantités importantes de copeaux et de chutes d'usinage. Ces excédents de matière retirés des produits intermédiaires au cours des procédés de fabrication par des opérations de tournage, de décolletage, de rabotage, de fraisage, de surfaçage, de détourage, de perçage, de taraudage, de filetage, de sciage, d'alésage, ou d'usinage de finition, ou des opérations similaires. Ce type de scrap concerne aussi bien les morceaux de petites dimensions de type tournures, tels que les copeaux, que les morceaux de plus grandes dimensions, de type scrap déchiqueté tels que les chutes de découpe ou de cisaillage de tôles minces ou épaisses, de profilés, de plaques, de billettes.

D'autres types de scrap communément utilisés dans les procédés de recyclage sont les emballages usagés tels que les boites boissons usagées et les emballages alimentaires usagés.

Le scrap peut être sous différentes formes telles que des formes préparées, en vrac, broyées, mises en formes de granules, compactées, propres, revêtues, anodisées, corroyées, destinées à une fusion directe.

Ainsi dans certain cas le scrap subi au moins une première transformation pour le rendre apte à une fusion directe, telle qu'un compactage (de manière à produire, par exemple, des "briques") ou une fusion (de manière à produire des lingots de refusion tels que des "bols"). Cette première transformation peut permettre de simplifier le transport, la manutention, la fusion et/ou le stockage des chutes et copeaux et contribuer à améliorer le scrap en diminuant les résidus d'huile et en obtenant une composition homogène. Un lingot de refusion est ainsi un métal coulé dans une forme propre à être refondue, ayant éventuellement subi certains traitements métallurgiques visant à rectifier la composition et/ou à retirer certaines impuretés métalliques ou non métalliques. Un bol est un lingot de refusion dont le poids est typiquement de 500 kg. Un bol selon l'invention est monolithique. Par monolithique, on entend que le bol est constitué en un unique métal ou alliage, ce qui est inhérent au fait qu'il soit un lingot de refusion. Les bols sont habituellement sous une forme globalement parallélépipédique et apte à la manipulation par des chariots élévateurs. Les bols sont habituellement stockés et utilisés à la demande pour l'élaboration de produit intermédiaire, tel qu’une plaque de laminage, une billette de filage, un bloc de forge.

Le problème que cherche à résoudre la présente invention est d'améliorer la productivité et l'efficacité énergétique de procédé de fabrication comprenant une fusion dans un four à induction cylindrique, en particulier pour les procédés utilisant une proportion importante de matière première pour recyclage.

EXPOSE DE L'INVENTION

Un premier objet de l'invention est un procédé de fusion d'une charge d'aluminium, caractérisé en ce qu’il comprend :

- l’approvisionnement d'une charge d'aluminium dont au moins 15 % en poids est sous forme de bol de forme essentiellement cylindrique de hauteur h et de diamètre maximal d ;

- le chargement de ladite charge dans un four à induction cylindrique de hauteur H et de diamètre intérieur maximal D dans lequel la direction de la hauteur dudit bol est sensiblement parallèle à la direction de la hauteur du four ;

- la fusion de ladite charge par induction pour obtenir un bain de métal liquide;

- optionnellement la mise au titre dudit métal liquide, dans lequel d est dans la plage 0,7 D à 0,97 D.

Un second objet de l'invention est un bol de forme essentiellement cylindrique en aluminium de hauteur h et de diamètre maximal d adapté à la fusion par le procédé selon l'invention.

Un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d’un produit intermédiaire, tel qu’une plaque de laminage, une billette de filage, un bloc de forge ou un lingot ou un bol caractérisé en ce qu’il comprend :

- l'obtention d'un bain de métal liquide optionnellement mis au titre par le procédé de fusion selon l'invention ;

- optionnellement la filtration et/ou le traitement dudit métal liquide (2) ;

- la formation dudit produit intermédiaire (100, 101) par coulée dudit métal liquide.

Encore un autre objet de l'invention est un moule destiné à couler un bol selon l'invention. FIGURES

[Fig. 1] La figure 1 illustre un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention.

[Fig. 2] La figure 2 illustre un bol selon l'invention.

[Fig. 3a] La figure 3a illustre un autre bol selon l'invention, et montre une vue de dessus et deux vues en coupe

[Fig. 3b] La figure 3b illustre un autre bol selon l'invention, et montre une vue en perspective.

[Fig. 4] La figure 4 illustre une manipulation possible de bols selon l'invention.

[Fig. 5] La figure 5 illustre un moule selon l'invention.

[Fig. 6a] La figure 6a illustre le chargement de l'exemple, avec des blocs parallélépipédiques.

[Fig. 6b], La figure 6b illustre le chargement avec des bols selon l'invention.

[Fig. 7] La figure 7 illustre un mode de réalisation d'un procédé de fabrication de produit intermédiaire selon l'invention.

[Fig. 8] La figure 8 est une vue un coupe d'un bol selon un mode de réalisation de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Sauf s'il est précisé autrement, les définitions de la norme EN 12258, notamment EN12258-1 et 12258-3 s'appliquent.

La demanderesse a constaté que, contre toute attente, l'utilisation de bols de forme essentiellement cylindrique de dimension adaptée à la dimension du four permet de réduire de manière importante la durée de chargement et la durée de fusion dans un four à induction cylindrique.

Selon l’invention, le procédé de fusion d'une charge d'aluminium comprend :

- l’approvisionnement d'une charge d'aluminium ;

- le chargement de la charge dans un four à induction ;

- la fusion de la charge.

Ce procédé est illustré par la figure 1.

Dans la présente invention le terme aluminium désigne l'aluminium pur ainsi que tous les alliages d'aluminium comprenant au moins 50 % d'aluminium, tels que notamment les alliages décrits dans les Teal Sheets publiées par The Aluminum Association.

A l’étape d’approvisionnement, au moins 15% en poids de la charge d'aluminium est sous forme de bol de forme essentiellement cylindrique (11) de hauteur h et de diamètre maximal d. Selon la dimension du bol, un bol peut suffire à atteindre cette quantité minimale mais généralement plusieurs bols sont utilisés, typiquement deux, trois, quatre bols ou plus. De préférence, au moins 25%, préférentiellement au moins 35% ou même au moins 50%, au moins 70% ou au moins 90% en poids de la charge est sous forme de bol de forme essentiellement cylindrique (11). Selon l'invention le poids du ou des bols de forme essentiellement cylindrique est au moins 100 kg, préférentiellement au moins 300 kg, encore plus préférentiellement au moins 400 kg, avantageusement au moins 500 kg. Dans un mode de réalisation de l'invention le poids du ou des bols de forme essentiellement cylindrique est au moins 700 kg avantageusement au moins 1000 kg et préférentiellement au moins 1500 kg. Des bols de poids inférieur à 700 kg, par exemple entre 100 kg et 700 kg peuvent cependant être appropriés seuls ou en combinaison avec des bols de poids plus élevé.

Le bol est de forme essentiellement cylindrique c'est-à-dire que sa forme est principalement constituée d'un ou plusieurs cylindres et/ou d'un ou plusieurs cônes tronqués superposés de même axe de révolution, tels que le diamètre maximal et le diamètre minimal de l'ensemble des cylindres et/ou cônes tronqués ne diffèrent pas de plus de 10%, de préférence pas de plus de 7% et préférentiellement pas de plus de 5%. Ainsi une section perpendiculaire à l'axe de révolution de la forme essentiellement cylindrique est généralement circulaire. Toute section perpendiculaire à l'axe de révolution de la forme essentiellement cylindrique peut être constituée d'un cercle partiellement tronqué mais la partie tronquée représente moins de 50% du périmètre circulaire et de préférence moins de 40%. La forme essentiellement cylindrique peut présenter une ouverture centrale. La forme essentiellement cylindrique peut comporter des pieds. La hauteur h de la forme essentiellement cylindrique correspond à la dimension maximale perpendiculaire au diamètre maximal, c'est-à-dire selon l'axe de révolution. De préférence, le bol est monolithique en alliage d'aluminium, de forme essentiellement cylindrique de hauteur h et de diamètre maximal d dans lequel d est dans la plage 0,7 D à 0,97 D où D est le diamètre intérieur maximal d'un four à induction cylindrique.

Pour compléter la charge on utilise de l'aluminium sous d'autres formes telles que notamment des formes brutes (12) de type lingot, billette, plaques et des formes transformées (13) à différentes étapes de la fabrication telles que des bandes, tôles, profilés, barres, tubes, fils, pièces forgées, c'est-à-dire du scrap de production, notamment du scrap déchiqueté provenant des opérations de découpage, de cisaillage ou d'opérations similaires, ou des produits après utilisation tels que boites boisson usagées, des emballages usagés, du scrap d'incinérateur, des tournures composées notamment de grains, de copeaux, de frisons, produits par usinages, ou autres opérations. Lorsque le scrap est revêtu on réalise avantageusement une opération de délaquage pour obtenir du scrap délaqué. De préférence le scrap après utilisation est broyé. Dans un mode de réalisation de l'invention au moins 15% et de préférence au moins 30 % ou même 40 % en poids de la charge est sous forme de produits transformés (13) de préférences sous forme très divisée telle que du scrap déchiquété, des tournures, des boites boissons usagées ou d'emballages usagés.

L'origine de l'aluminium quelle que soit sa forme peut-être de l'aluminium primaire extrait d’un composé métallique par réduction, ou par décomposition d’un composé métallique ou du métal de refusion, c'est-à-dire du métal ayant déjà été solidifié une première fois. Dans un mode de réalisation, le bol selon l'invention est obtenu par coulée de métal primaire. Dans un autre mode de réalisation le bol selon l'invention est obtenu par coulée de métal de refusion. De préférence, le bol selon l'invention est obtenu par coulée de métal de refusion comprenant du scrap de récupération provenant de produits après utilisation. Dans un mode de réalisation de l'invention, au moins 60 % de la charge est issue de métal de refusion, de préférence de scrap de production ou de scrap de récupération.

De préférence la charge est constituée d'alliages convenablement triés de la série 2XXX ou 3XXX ou 4XXX ou 5XXX ou 6XXX ou 7XXX ou 8XXX. Dans un mode de réalisation avantageux la charge est constituée d'alliages de la série 2XXX contenant au moins 0,5 % en poids de lithium tels que par exemple les alliages AA2050, AA2196 ou AA2198. Dans un autre mode de réalisation avantageux la charge est constituée d'alliages de la série 3XXX contenant et contient au moins 30 % de boites boissons usagées ou d'emballages usagés.

La charge est ensuite chargée dans un four à induction à creuset sans noyau de forme essentiellement cylindrique (10), désigné dans la suite par l'expression « four à induction cylindrique », et connu en anglais sous le terme « coreless crucible induction furnace ». Le four à induction cylindrique a un diamètre intérieur maximal D, correspondant au diamètre intérieur maximal du creuset du four. Le creuset peut être amovible ou être solidaire. Par forme essentiellement cylindrique on entend que sa forme est principalement constituée d'un ou plusieurs cylindres et/ou d'un ou plusieurs cônes tronqués superposés de même axe de révolution, tels que le diamètre maximal et le diamètre minimal de l'ensemble des cylindres et/ou cônes tronqués ne diffèrent pas de plus de 10%, de préférence pas de plus de 7% et préférentiellement pas de plus de 5% Le diamètre maximal d des bols selon l'invention est adapté au diamètre maximal intérieur D du four ainsi d est dans la plage 0,7 D à 0,97 D et de préférence dans la plage 0,84 D à 0,92 D. L'adaptation précise du diamètre maximal du bol selon l'invention au four et sa forme essentiellement cylindrique permettent notamment de générer un meilleur couplage inductif avec les bobines du four à induction et permet aussi d'augmenter la densité de la charge dans le four. Par ailleurs, il est préférable que la hauteur h du bol soit au plus de 50 %, de préférence au plus 40% et de manière préférée au plus 30%, du diamètre maximal d pour éviter les défauts métallurgiques lors de la coulée des bols. Le bol est chargé de telle façon que la direction de la hauteur du bol soit sensiblement parallèle à la direction de la hauteur du four. Avantageusement, le chargement des bols est effectué en une seule opération quel que soit le nombre de bols chargés.

Avantageusement le bol de forme essentiellement cylindrique comprend une ouverture en son centre (111). L'ouverture (111) permet notamment l'insertion d'un outil manipulateur par exemple fixé au chariot élévateur ou à un pont roulant.

Dans un mode de réalisation le chargement du bol selon l'invention est effectué après basculement du four à l'horizontale. Le bol est basculé et chargé par exemple à l'aide d'un chariot élévateur. Il est avantageux dans ce mode de réalisation d'utiliser un bol dont le périmètre circulaire a été tronqué de façon à assurer une stabilité quand il est basculé, sa hauteur h étant alors en position horizontale. Dans ce mode de réalisation et quand plusieurs bols sont chargés, il est avantageux que les bols soient basculés et chargés par exemple à l'aide d'un outil manipulateur fixé à chariot élévateur et inséré dans les ouvertures (111) en une seule opération. Il est avantageux dans ce mode de réalisation d'utiliser des bols identiques dont le périmètre circulaire a été tronqué de façon à assurer une stabilité quand ils sont basculés. Le four est ensuite rebasculé à la verticale pour l'introduction d'autres éléments de la charge tels que le scrap.

Dans un autre mode de réalisation le bol est introduit dans le four en position verticale. Le bol peut par exemple être manipulé à l'aide d'un outil manipulateur adapté inséré dans l'ouverture (111) et introduit dans le four sans toucher les parois du four à induction. Si on réalise une ouverture circulaire telle qu'illustrée sur la Figure 2, éventuellement biseautée, on peut par exemple utiliser un outil pneumatique ayant un mandrin expansible. On peut également réaliser une ouverture oblongue telle qu'illustrée sur la Figure 3. Comme illustré par la Figure 4 un outil manipulateur (3) comprenant une cale rectangulaire (32) peut être introduit dans l'ouverture oblongue (111) puis pivotée à l'aide d'une canne (31) de façon à être bloquée sous le bol. L'ensemble peut ensuite aisément être manipulé à l'aide d'un pont roulant, l'opération inverse étant effectuée pour dégager l'outil manipulateur (3) quand les bols sont positionnés dans le four.

Dans les deux cas il est possible d'introduire directement une pile de bols selon l'invention ce qui rend l'opération de chargement particulièrement rapide, évite la dégradation des réfractaires du creuset et peut être effectuée par un seul opérateur.

Dans un mode de réalisation, le four est d'abord partiellement rempli par du scrap de production et/ou de scrap de récupération (13) et/ou des lingots (12), puis les bols selon l'invention sont introduits puis à nouveau du scrap de production et/ou de scrap de récupération sont introduits, notamment dans l'espace restant entre les bols selon l'invention et les parois du four, le chargement étant enfin complété par du scrap de production et/ou de scrap de récupération et/ou des lingots.

Dans un autre mode de réalisation, des bols selon l'invention sont introduits en premier puis du scrap de production et/ou de scrap de récupération sont introduits, notamment dans l'espace restant entre les bols selon l'invention et les parois du four, le chargement étant enfin complété par du scrap de production et/ou de scrap de récupération et/ou des lingots. Il peut être avantageux dans un mode de réalisation de ne pas centrer les bols selon l'invention dans le four de manière à faciliter l'introduction du scrap de production et/ou de scrap de récupération.

Les présents inventeurs ont constaté qu'il est avantageux pour que la fusion soit plus rapide et moins consommatrice d'énergie qu'au moins un bol selon l'invention soit positionné vers la mi- hauteur du four. Ainsi dans un mode de réalisation avantageux le diamètre positionné à mi- hauteur h/2 du bol de forme essentiellement cylindrique est localisé à une distance du fond du four, c'est-à-dire du fond du creuset, comprise entre H/2 - H/4 et H/2 + H/ 4 et de préférence entre H/2 - H/5et H/2 + H/ 5.

On réalise ensuite la fusion de la charge par induction pour obtenir un bain de métal liquide (2). La fusion peut être réalisée sous atmosphère inerte ou à l'air ambiant, avec un couvercle ou sans. La puissance et la fréquence utilisées sont choisies en fonction du four utilisé et de la charge. Typiquement, la puissance est de 40 % à 100 % de la puissance maximale est la fréquence est de 50 Hz à 400 Hz. La fréquence est notamment adaptée à la dimension du four à induction.

Il est à noter que dans un mode de réalisation la fusion peut être débutée avant l'introduction complète de la charge : une fois la charge partiellement fondue, on peut dans certains cas reprendre le cycle de chargement et par exemple introduire du scrap à l'aide d'une pince, d'une vis sans fin ou en vidant une benne.

Optionnellement ; les éléments d'alliages pour la mise au titre sont ensuite enfournés pour atteindre la composition visée. Les éléments d’alliages sont généralement ajoutés sous forme d’alliages d’aluminium fortement alliés en un seul élément ou contenant ces éléments ou sous forme de métaux purs d’addition. Les différentes formes utilisées pour ajouter des éléments d’alliage sont connues sous le sigle "AM MA" qui signifie "alliages mères et métaux d’addition". L'invention concerne également un procédé de fabrication d’un produit intermédiaire (100, 101), tel qu’une plaque de laminage, une billette de filage, un bloc de forge (100) ou un lingot ou un bol (101) dans lequel on effectue une étape de coulée du métal liquide obtenu par le procédé de fusion selon l'invention. Ce procédé est illustré par la Figure 7. Optionnellement le métal coulé peut être transféré dans un four de grande dimension (102) de façon intermédiaire par exemple pour regrouper le métal liquide issu de plusieurs fours à induction.

Optionnellement des étapes de filtration et/ou de traitement du métal liquide peuvent être réalisées avant la coulée. Typiquement on peut filtrer le métal liquide sur un média filtrant dans une « poche de filtration » ou introduire dans le bain de métal liquide un gaz dit « de traitement » pouvant être inerte ou réactif dans une « poche de dégazage ». Dans une variante avantageuse de ce mode de réalisation, le procédé comprend un traitement au gaz du métal pour éliminer les inclusions. Le gaz comprend de préférence du chlore, environ, le reste étant typiquement constitué d'azote ou d'argon.

Le métal liquide est ensuite dirigé vers, un dispositif de solidification du métal liquide (ou « métier de coulée »), pour former un produit intermédiaire tel qu'une plaque de laminage (100), une billette de filage, un bloc de forge, un lingot ou un bol (101).

Le procédé peut également être semi-continu, une partie seulement du métal liquide étant prélevé pour la coulée, un pied de bain restant dans le four, et de l'aluminium solide étant introduit dans le pied de bain.

L'invention concerne également un bol de forme essentiellement cylindrique en aluminium adapté à la fusion dans un four à induction cylindrique. De préférence le poids du de forme essentiellement cylindrique est au moins 700 kg et de manière préférée au moins 1000 kg ou même au moins 1500 kg.

Le bol est de forme essentiellement cylindrique telle que définie. Toute section perpendiculaire à la hauteur de la forme essentiellement cylindrique peut être constituée d'un cercle partiellement tronqué mais la partie tronquée représente moins de 50% du périmètre circulaire et de préférence moins de 40%. La forme essentiellement cylindrique peut présenter une ouverture centrale. La forme essentiellement cylindrique peut comporter des pieds. La hauteur h de la forme essentiellement cylindrique correspond à la dimension maximale perpendiculaire au diamètre maximal. De préférence, le bol selon l'invention dispose d'une ouverture en son centre (111). Dans un mode de réalisation l'ouverture est circulaire telle qu'illustrée sur la Figure 2, éventuellement biseautée. Dans un autre mode de réalisation, l'ouverture est oblongue telle qu'illustrée sur la Figure 3. Avantageusement l'ouverture oblongue est également biseautée, comme le montre notamment la coupe B-B de la Figure 3a de façon notamment à faciliter le démoulage du bol. L'angle de biseautage est choisi de façon à optimiser le compromis entre le démoulage et la quantité de métal, avantageusement l'angle de biseautage a est dans la plage de 15 ° à 50 °, de préférence dans la plage de 25 ° à 35 °. Dans un mode de réalisation une rainure de forme oblongue ou circulaire (114), permet le passage vertical ou horizontal de l'outil manutention avec jeu au moins 20mm pour dilatation.

De façon à faciliter sa manipulation le bol peut être muni d'au moins 2 pieds (113). Dans un mode de réalisation le bol est muni de quatre pieds. Ainsi il est possible de manipuler le bol avec un chariot élévateur dans toutes les directions et de le couper en deux sans perdre la stabilité. La géométrie des bols permet notamment un empilement sécurisé de 4 hauteurs stables avantageusement de 5 ou 6 hauteurs stables, en particulier pour les bols comprenant 4 pieds ayant 4 zones d'appuis.

Dans un autre mode de réalisation ne comportant pas de pied et illustré par la Figure 8 qui représente une coupe transversale du bol, le bol est muni de deux encoches (115) qui permettent de le manipuler.

Avantageusement le bol est muni d'une collerette (112). La collerette a pour fonction de donner une indication visuelle lors du remplissage du moule bol et lors de l'utilisation du bol. L'absence de collerette alertera les opérateurs sur le plus faible remplissage du moule et le cas échéant sur la solidité moindre du bol. La collerette permet également la sécurisation de la hauteur minimale pour manutention. Le diamètre au niveau de la collerette peut représenter le diamètre maximal.

Dans un mode de réalisation le bol de forme essentiellement cylindrique est tronqué aux extrémités d'au moins un diamètre (114). Dans un mode de réalisation le diamètre est tronqué aux extrémités de deux diamètres perpendiculaires.

L'avantage de réaliser une troncature du diamètre est d'une part de permettre le positionnement vertical sur la tranche des bols et ainsi de faciliter l'introduction dans le mode de réalisation où le four est basculé ou de faciliter le positionnement horizontal en positionnant les bols contre un bâti en angle de 90° et faciliter ainsi l'introduction du système de manutention et son extraction une fois le bol positionné dans le four dans le mode de réalisation où le four n'est pas basculé, et aussi de faciliter l'introduction de scrap dans le four une fois le bol positionné dans le four. Cependant il est important que la forme demeure essentiellement cylindrique de manière à maximiser le couplage inductif avec les bobines du four à induction.

L'invention concerne également un moule (4) destiné à couler un bol selon l'invention. Un exemple de moule selon l'invention est illustré par figure 5. Le moule a une forme permettant un démoulage aisé des bols, notamment les angles de dépouille sont ajustés, par exemple par modélisation à l'aide d'outils de simulation connus de l'homme du métier. Préférentiellement le moule selon l'invention comprend des poches (413) destinées à former les pieds et permettant le coulage en source sans turbulence, ce qui a pour effet une réduction de la formation d'oxydes. Avantageusement le moule comprend une pointe centrale (411) permettant de réalisée l'ouverture (111). Dans un mode de réalisation avantageux la pointe centrale (411) permettant de réaliser l'ouverture (111) est amovible. De préférence la pointe centrale est évidée de façon à améliorer le refroidissement et éviter les défauts métallurgiques tels que les porosités, les soufflures, les retassures et les cavités de solidification. Par ailleurs, il est préférable que la hauteur h du bol soit au plus de 50 %, de préférence au plus 40% et de manière préférée au plus 30%, du diamètre maximal d pour éviter les défauts métallurgiques. Ainsi de manière préférée le bol selon l'invention est exempt de défaut métallurgique tel que les porosités, les soufflures, les retassures et les cavités de solidification. Le moule selon l'invention est de préférence réalisé en fonte, telle que de la fonte grise ou de la fonte sphéroïdale ou en acier coulé.

Le bol selon l'invention présente de nombreux avantages.

Il permet tout d'abord l'amélioration du couplage inductif dans les fours à induction cylindriques à creuset grâce notamment à la forme globalement cylindrique qui permet le contrôle de la distance à la paroi. Ainsi le temps de fusion est diminué d'au moins 15% et de préférence d'au moins 30%. De plus la géométrie permet une amélioration de la perte au feu d'au moins 0,5 % et de préférence d'au moins 1%. La géométrie utilisée permet également d'amélioration le taux de remplissage du four d'au moins 15% et le temps de chargement d'au moins 10% ce qui permet d'augmenter la productivité du procédé. La géométrie des bols permet également d'éviter l'effet de voûte ce qui améliore la sécurité du procédé. Le chargement étant facilité les risques de dommage aux réfractaires sont limités ce qui améliore leur durée de vie.

Le moule selon l'invention est avantageux car il permet un démoulage rapide par retournement, la solidification accélérée par maximisation des échanges thermiques et l'obtention de bols exempts de défauts.

EXEMPLE

Des essais de fusion de différentes charges ont été réalisé dans un four à induction cylindrique de capacité 500 kg et de diamètre intérieur D de 500 mm. La fusion d'un bloc parallélépipédique placé verticalement au centre du four a été comparé à la fusion de bols cylindriques selon l'invention de même masse totale 100 kg que le bloc parallélépipédique, de diamètre maximal d 384 mm et placées à mi-hauteur de la bobine (Figure 6). Le bloc de référence est également centré par rapport à la mi-hauteur de la bobine. Une fréquence de 385 Hz a été utilisée, la puissance utilisée correspondait à 50 % de la puissance nominale du four.

L'essai montre une diminution de 37% du temps de fusion des bols placés à mi-hauteur des inducteurs (Figure 6b) par rapport au bloc parallélépipédique placé verticalement (Figure 6a). Ces essais ont par ailleurs été utilisés pour caler un modèle de fusion.