Poches de coulée
Le réchauffage des poches de coulée consomme énormément de gaz naturel. Nous avons déjà mentionné des façons de réduire la quantité de chaleur nécessaire pour les amener à la température requise, de même que des méthodes pour comprimer les pertes de chaleur des poches de coulée en recourant à de nouveaux types de panneaux ou de plaquettes en fibre céramique à faible conductivité thermique et à faible masse. Les brûleurs de la poche de coulée font rarement l’objet d’une attention appropriée : l’efficacité des brûleurs atteint en moyenne 53 p. 100 dans les fonderies de fer, et elle est encore plus basse dans les aciéries et les fonderies pour métal non ferreux. Avec un équilibre approprié entre l’air et le gaz, le rendement de la combustion est de 62 à 65 p. 100. Si une flamme bleue apparaît (combustion du monoxyde de carbone), c’est que les rendements sont inférieurs à 58 p. 100.

De plus, les pertes thermiques par échange radiatif d’une poche de coulée qui retient du métal en fusion sont énormes. Habituellement, la fonderie peut compenser la chaleur perdue par rayonnement en surchauffant le métal dans le four de fusion ou le four d’attente, de sorte que lorsque la poche de coulée est rendue au poste de coulée, le métal est à la bonne température. Il s’agit bien sûr d’une pratique gaspilleuse d’énergie. Le tableau devient très clair lorsqu’on se rend compte de l’effet cumulatif des nombreux transferts de poche de coulée dans une année. D’autres coûts peuvent survenir à cause des refroidissements et des niveaux accrus de ferraille. Le recouvrement de la poche de coulée à l’aide d’un couvercle en fibre céramique légère au cours des transferts permet de faire baisser les températures de piquage du four considérablement (peut-être de 50 °C). Par conséquent, cela réduit l’usure du garnissage de four et améliore sa productivité.

			Un couvercle de poche de coulée élimine pratiquement les pertes par rayonnement !

Filtres
Dans les fonderies pour métal non ferreux, on peut réaliser des économies d’énergie et de coûts en utilisant des filtres pour tamiser le métal fondu avant le moulage. Bien des fonderies ne filtrent pas encore, peut-être à cause du fait qu’elles ne connaissent pas les avantages probables sur le plan des coûts. L’insertion d’un filtre céramique jetable juste avant le moulage peut devenir un moyen rentable d’améliorer la qualité du produit et de réduire les coûts d’exploitation. Des études ont été effectuées dans des alumineries et des fonderies d’alliages à base de cuivre, et elles ont prouvé irréfutablement d’importantes économies de coût en regard des dépenses réduites – en moyenne environ 800 $ par an par tonne de bonnes pièces coulées. D’autres économies non liées à l’énergie se sont révélées presque aussi élevées.

Le coût de l’ajustement des modèles ou des moulages pour accueillir les filtres est minimal. Voici les avantages du filtrage du métal en fusion avant le moulage :

• Qualité supérieure de moulage (donc satisfaction de la clientèle);
• Taux de ferraille et de rejet réduits;
• Rendements globaux supérieurs;
• Coûts réduits de l’énergie, du métal, du sable et de la main-d’œuvre.

Utilisation des ultrasons
En vue de réduire la porosité des moules et d’améliorer leur qualité, de réduire l’utilisation de l’énergie et d’augmenter les rendements, une fonderie du Royaume-Uni a utilisé les ultrasons. Le procédé est bon marché et simple à installer. Pour transformer l’énergie électrique en énergie acoustique, un convertisseur qui utilise le métal précieux niobium a été retenu. Même si le niobium a une excellente résistance à la corrosion, il absorbe beaucoup d’énergie ultrasonique. Des recherches ont été effectuées pour découvrir une meilleure composition métallique pour l’inducteur d’ultrasons. Néanmoins, l’application pilote réussie a démontré :

• une réduction de 95 p. 100 de la période de dégazage traditionnelle;
• l’amélioration de la nucléation métallique, après solidification, qui donne une structure granuleuse plus fine;
• des propriétés mécaniques améliorées des pièces coulées;
• la possibilité de réduire la température du métal en fusion en augmentant sa fluidité.

Des économies d’énergie ont suivi, tout comme la disponibilité des fours d’attente et l’augmentation du rendement des fours.

On peut également faire appel à la robotique pour les opérations de coulée. L’installation d’un « robot de coulée » permet d’atteindre l’uniformité dans la coulée, est plus rapide et élimine la fatigue de l’opérateur ainsi que les problèmes ergonomiques.

Autres PGE
Périodique

• Avant de réchauffer la poche de coulée, déposez une couverture isolante par-dessus (p. ex., utilisation de la fibre céramique Fiberfrax^MD).
• Analysez l’activité de transfert et de coulée du métal en vous préoccupant des retards inutiles qui contribuent à la chaleur perdue.

À faible coût

• Contrôlez le point de rosée de l’air de traitement pour réduire le regazage du métal.
• En moulure sous pression permanente, tenez compte des machines d’alerte concernant les restrictions du canal de refroidissement.
• Dans le cas du réchauffage de la poche de coulée, songez à positionner celle-ci de façon inclinée en face d’un mur de matières réfractaires, à travers lequel le brûleur de réchauffage est inséré dans la poche de coulée. Le petit écart entre la poche et le mur, de même que la réflexion de chaleur provenant du mur dans la poche réduit la consommation de gaz du brûleur. Bien qu’il s’agisse de l’invention d’une fonderie de l’Ontario, les réchauffeurs de poche de coulée à gaz commercial, qui fonctionnent sur le même principe que les boucliers-réflecteurs thermiques, sont disponibles.
• Pour le réchauffage de la poche de coulée, songez à l’utilisation rentable d’un réchauffeur de poche de coulée mécanisé à immersion faisant appel à l’électricité au lieu du gaz. Le réchauffeur module l’admission d’énergie indépendamment de la température atteinte.

Par réfection; à coût élevé

• Optimisez le transfert de métal en fusion du four de fusion ou d’attente vers les postes de coulée pour raccourcir les temps de transfert, ce qui réduit les pertes de chaleur et permet de limiter la température du métal piqué.
• Dans les activités par lots, dès qu’il est nécessaire de surchauffer le métal, appliquez-le à de petites quantités dans le four d’attente, plutôt que dans le grand four de fusion.
• Songez à la possibilité du moulage continu puisque le procédé élimine la majorité du chauffage et du refroidissement et économise l’énergie.
• Dans le cas des moulages permanents, plutôt que de « pousser » le métal ou d’utiliser l’emplissage par gaz, envisagez l’utilisation du vide comme support pour attirer le métal en fusion dans le moulage. Cela a un impact positif sur la qualité, donc sur l’efficacité énergétique.
• Si vous envisagez une mise à niveau importante des activités de moulage pour les moules permanents à basse pression et les métaux applicables, songez à l’automatisation (grâce à un système de commande basé sur un PC) pour surveiller et contrôler les facteurs essentiels, comme le refroidissement de l’eau, la température des moules, le temps et la pression d’emplissage, etc., pour améliorer la qualité, donc l’efficacité énergétique.
• De même, dans de telles situations et pour des métaux applicables, envisagez le moulage par emplissage à basse pression afin d’améliorer le rendement des moules et la qualité, qui ont tous un effet sur l’efficacité énergétique.

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