Four à arc de refusion (VAR)

Historique – Précurseurs dans le domaine de la technologie VAR

Consarc est reconnu comme le producteur primaire d’acier, de super alliages et de métaux actifs spéciaux. Nous avons été à l’avant-garde commerciale de la production de lingots en utilisant des fours de refusion à arc automatisés (VAR). Nous avons été les premiers à appliquer le pesage par pesons des électrodes pour améliorer le contrôle du procédé. Nous avons mis au point des fours coaxiaux pour minimiser autant que possible le brassage non contrôlé. Nous avons aussi informatisé totalement les commandes pour optimiser la reproductibilité et la facilité d’utilisation. Les utilisateurs des fours VAR de Consarc bénéficient d’une technologie de procédés qui a fait ses preuves, de contrôles de pointe et de commandes totalement informatisées pour optimiser la reproductibilité et la facilité d’utilisation des ressources les plus expérimentées et innovatrices de l’industrie.

Configuration du four

Consarc fabrique principalement deux types de fours VAR. Le premier type de fours est destiné aux aciers et super alliages spéciaux ; le deuxième, les fours actifs, sont conçus pour le titane et d’autres métaux extrêmement actifs. Ces deux types de fours sont disponibles en plusieurs tailles et avec des capacités de production en poids de lingots d’environ 30 000 kg.

Le cycle de traitement de fours VAR

Les matériaux à fondre sont chargés dans le four. Une électrode, préalablement coulée à l’air ou sous vide, est utilisée pour les aciers et les supers alliages. Pour les métaux actifs primaires tels que le titane, le matériau fabriqué provient d’éponges et/ou chutes recyclées. Deux ensembles mécaniques principaux se combinent pour former l’enceinte sous vide où se produit la fusion (la tête de four mobile et la station de fusion fixe).

La tête de four mobile est la section supérieure du four. Un assemblage commandé par vérin extrêmement sophistiqué supporte et commande le mouvement de l’électrode. Le vérin refroidi par eau se prolonge à travers un joint hermétique dans la tête, l’électrode se fixe sur son extrémité inférieure et devient donc la cathode de l’opération de fusion à arc électrique.

La station de fusion fixe, correspondant à la moitié inférieure du four , recevant le métal fondu, comprend un creuset en cuivre extractible qui se place dans une chemise d’eau en acier et un guide fixe. La conception et la fabrication du creuset sont cruciales pour que le lingot métallique restructuré se solidifie correctement.

Une fois que la tête de four à électrode est abaissée et fixée sur la station de fusion, un vide se crée. Un courant continu élevé et contrôlé est appliqué à l’électrode (cathode) ; la formation d’arc entre celle-ci et le lingot (anode) refond le matériau de l’électrode à un taux préétabli. La totalité du cycle de fusion ainsi que tous les paramètres de fonctionnement vitaux (courant, tension, taux de fusion, et longueur d’arc) sont automatiquement surveillés et contrôlés du début à la fin en suivant une gamme préétablie.

Avantages des fours VAR Consarc

Le four de type VAR Consarc a permis de surmonter de sérieux problèmes associés aux opérations des fours VAR conventionnels d’une technologie antérieure. Parmi ces problèmes, on trouve les champs magnétiques puissants dans la zone de fusion de l’électrode qui causaient un brassage non contrôlé du métal, une solidification inégale et une ségrégation d’alliages. Le positionnement incorrect de l’électrode a compromis la reproductibilité de lingot dans le cas du titane et du système de sécurité. Consarc a conçu et mis au point des solutions pour remédier à tous ces problèmes. Ces solutions sont maintenant éprouvées.

Facilité de fonctionnement grâce à l’automatisation totale :

Consarc a conçu des systèmes de contrôle basés sur PC/automate d’un tel degré de sophistication que l'opérateur n'a qu'à initier la fusion depuis l’écran de contrôle du PC pour que tous nos procédés RAV (pour la plupart des alliages) s’exécutent. À dire vrai, la présence permanente de l’opérateur n’est pas nécessaire pendant tout le cycle de fusion. Un système à sécurité intégrée et un dispositif de verrouillage garantissent la sécurité des opérations.

Uniformité de fusion grâce à une conception coaxiale :

Après avoir été le précurseur et par la suite l’innovateur de la coaxialité des four VAR, Consarc continue à offrir les conceptions les plus avancées. Nos fours ont une distribution de courant coaxial qui ferme le circuit électrique cathode-anode. Le retour coaxial du courant évite la création d’un champ magnétique rayonnant, lequel perturbe le procédé de solidification du lingot.

Contrôle précis du positionnement de l’électrode des axes X-Y :

Pour réussir à centrer l’électrode à l’intérieur de l’enceinte de fusion et la maintenir dans cette position, Consarc utilise un système de caméra et un système de positionnement réglable de l’électrode à distance. La précision qui en découle intervient positivement sur la qualité du lingot. Pour ce qui est des métaux actifs tels que le titane, ce système rend le procédé considérablement plus sûr.

Rendement constant de l’électrode au lingot basé sur les pesons :

La reproductibilité est améliorée par ce procédé, qui est intégré par Consarc à la fin du cycle de fusion. La réduction du risque de crique en fin de fusion, ainsi que le procédé VAR sont totalement automatisés. L'opérateur n'a donc pas besoin d'intervenir.

Contrôle de la fusion de précision à travers les pesons :

Ces gauges de haute précision surveillent constamment le poids de l’électrode tout au long du procédé de fusion. Le contrôle par système automatisé utilise les données pour calculer le taux de fusion, le compare avec le taux souhaité et régle la puissance consommée pour maintenir des conditions de fusion optimales.

Fiabilité garantie par l’alimentation électrique (basée sur une inductance variable ou thyristors)

Consarc est le seul fournisseur de fours VAR qui conçoit et produit ses propres sources d’alimentation électrique pour satisfaire avec précision les besoins d'une application de fusion spécifique. La source d'énergie VAR de Consarc est une alimentation électrique courant continu résistante, refroidie par eau et basée sur une inductance variable ou une technologie par thyristors. Ces unités ont une durée de vie très longue, elles n'occupent que très peu d'espace au sol, sont très fiables et nécessitent très peu de maintenance.