Comprendre les fours de fusion :comment ils fonctionnent et leurs applications

Un four de fusion est un appareil capable de chauffer des matériaux à une température si élevée qu'ils fondent, ce qui, d'un point de vue chimique, signifie essentiellement qu'ils atteignent la température seuil critique à laquelle ils se transforment d'un solide en un liquide. Tous les matériaux ne fondent pas, et ceux qui le font ont souvent des points de fusion différents. En tant que tel, la plupart des fours sont destinés à gérer certains types de travaux. La plupart sont réglables, ce qui permet une certaine flexibilité et un contrôle interne. Il peut exister une grande variété en termes de taille et de capacités de four, certains étant destinés à un usage plus ou moins personnel, comme dans un magasin ou un garage privé, tandis que d'autres sont beaucoup plus grands et sont utilisés industriellement. Pourtant, tous relèvent généralement de l’un des quatre principaux types ou formats :les cubilots, les fours à arc électrique, les fours à induction et les fours à creuset. Chacun a un style et un profil d’utilisation légèrement différents, mais l’objectif global est généralement le même, quels que soient les détails.

Comprendre les bases

Les métaux sont de loin le matériau le plus couramment fondu dans les fours. Le métal fondu ou liquéfié est beaucoup plus malléable et peut être formé, moulé et reconfiguré avec une relative facilité. Cela s’applique aussi bien à des éléments comme l’acier inoxydable et l’aluminium qu’aux métaux précieux comme l’or et l’argent. La fusion permet de façonner et de réutiliser ces éléments bruts en quelque chose d'utile, et un four est généralement le moyen le plus contrôlé et le plus efficace de procéder.

Le four est un outil utilisé par les gens depuis très longtemps. On pense que le premier four est originaire de la civilisation de la vallée de l’Indus, dans le sous-continent indien, et a été daté entre 2 500 et 1 800 avant JC. Le four de fusion est une version industrielle de ce concept et est généralement utilisé pour la production de matériaux spécifiques ou comme source de chaleur.

Modèles de coupoles

Certains spécialistes de l'industrie considèrent le cubilot comme la forme de four de fusion la plus populaire historiquement pour les matériaux ferreux ou à base de fer. L’appareil est essentiellement constitué d’un arbre vertical qui ressemble à une cheminée. L'intérieur est généralement recouvert de briques réfractaires. Les modèles les plus primitifs ne sont guère plus que de simples tours fermées, généralement dotées d'un système d'étagères et de plateaux pour récupérer le produit. Des exemples plus modernes ont des contrôles de température et un système de fusion et de capture plus formalisé. Dans de nombreux cas, des buses de soufflage d'air, utilisées pour augmenter la chaleur, peuvent également être trouvées à l'intérieur du puits. Le cubilot peut être utilisé pour diverses tâches, telles que la production de minerai liquide et la fonte de fonte ou de bronzes.

Arcs électriques

Les fours à arc électrique sont également très populaires pour refondre la ferraille d’acier. Des unités plus petites sont également parfois utilisées pour produire des produits en fonte. Comme son nom l’indique, ce modèle utilise un arc électrique pour générer de la chaleur. L’arc crée un claquage électrique du gaz qui provoque ce que l’on appelle une « décharge plasma », ce qui conduit à une fusion plus rapide. À l’intérieur du four, le matériau est mis en contact direct avec l’arc qui, dans certaines unités, peut atteindre des températures allant jusqu’à 3 275° Fahrenheit (1 800° Celsius). Beaucoup dépend de la taille du four et de ce qui est exactement fondu.

Méthode d'induction

Le four à induction est généralement utilisé pour fondre des alliages ferreux et non ferreux. Il utilise généralement une bobine hélicoïdale en cuivre refroidie à l'eau dans laquelle un creuset est installé. Lorsqu'un courant alternatif traverse la bobine, le creuset est chauffé. Ce modèle est généralement salué pour son efficacité énergétique et l’absence de pollution qu’il provoque. Les fours à induction ont tendance à être beaucoup plus confinés et, par conséquent, à créer également moins de dégâts. La plupart des fonderies de fer utilisent désormais le four à induction au lieu du cubilot en raison de ces avantages ; il est également populaire dans un certain nombre de contextes industriels où l'efficacité et la propreté sont des préoccupations.

Fours à creuset

Le four à creuset est considéré comme le type de four de fusion le plus ancien, mais aussi le plus primitif. Il est encore utilisé dans de nombreux contextes plus traditionnels et est courant pour un certain nombre de petits projets, mais a tendance à être moins populaire dans l'industrie. Sa conception de base consiste en un creuset réfractaire dans lequel est placé le matériau à chauffer. Le matériau est ensuite chauffé depuis l’extérieur de la paroi du creuset. Les versions au gaz utilisent souvent un brûleur pour générer de la chaleur, tandis que les modèles électriques utilisent des éléments chauffants.

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Lien vers les sources

• https://www.copper.org/environment/sustainable-energy/electric-motors/education/motor-rotor/production/proc09/process_09_94.html