Fusion à induction sous vide (VIM)

Le procédé de fusion à induction sous vide (VIM)

A l’origine, le procédé de fusion par induction sous vide permettait de satisfaire à l’élaboration d’alliage afin de répondre aux industries spécialisées. Aujourd’hui, il est de plus en plus important de produire des matériaux de grande performance pour les nombreuses applications industrielles. Les alliages obtenus par procédé de fusion VIM sont utilisés dans des domaines exigeants comme l’élaboration des super alliages à base de nickel conférant de bonnes caractéristiques à la tenue à de hautes températures, les aciers inoxydables dans des applications nucléaires, les alliages à base de cobalt dans des applications médicales, les alliages de cuivre et alliages magnétiques de grande pureté utilisés pour leur perméabilité élevée.

Le procédé de four VIM permet de fondre les métaux par induction dans une enceinte sous vide. Le four est composé d’une bobine refrodie par eau et d’un revêtement réfractaire ou creuset permettant de recevoir l’acier à fondre. Le four est entouré par une enceinte sous vide refroidie par eau. Cette chambre est connectée à une série de pompes de mise sous vide, ainsi l’ensemble permet de fondre, raffiner et vider la charge liquide dans un moule, le tout sous vide ou sous gaz inerte.

Ce procédé permet de raffiner les métaux et les alliages qui contiennent des éléments qui ont une forte réactivité avec certains gaz, comme l’oxygène. Les impuretés peuvent être enlevées et/ou dissoutes par dissociation ou réaction chimique et par écumage. La chimie de la fusion peut être correctement ajustée pour obtenir un produit final propre et homogène.

Fours VIM de petites dimensions

Consarc a developpé une gamme de fours VIM de capacité allant de 2 à 100 kg d’acier afin de répondre aux besoins de production de petites quantités ou dans le cadre de la recherche. Les équipements standards sont disponibles, cependant Consarc peut concevoir un four spécifique pour satisfaire les besoins particuliers des clients et de leurs applications.

Le four est conçu avec une enceinte sous vide refroidie par eau. Cette enceinte est étudiée afin de faciliter l’accès lors du chargement et également assurer une utilisation simple lors des différentes phases de fusion. Elle est équipée de mécanismes auxiliaires en configuration standard mais peut également recevoir des options afin de garantir un maximum de flexibilité et de faciliter la maintenance.

Parmi ces équipements :

Bacs de chargement ainsi que des mécanismes permettant l’introduction des additions
Prélèvement d’échantillons
Thermocouple à immersion
Plaque tournante/charriot pour couler plusieurs moules dans un seul cycle
Coulée par centrifugation
Hublot de visualisation
Système de pompage sous vide secondaire
Pyromètre optique
Mécanisme pour briser les pontages

Configurations – Fours conçus avec ouvertures latérales ou supérieures

Il existe deux configurations possibles en fonction du type d’application et de la place disponible pour l’implantation. Les fours horizontaux avec porte d’accès latérale ou les enceintes verticales avec couvercle d’ouverture sur le dessus.

Fours fonctionant en semi-continu ou en non-continu

Les conceptions modulaires permettent à notre gamme de fours VIM de base d’évoluer vers un fonctionement semi-continu avec l’ajout d’une chambre de coulée par la suite.

Fours VIM de grandes dimensions

Fort de sa grande expérience, Consarc a conçu et fabriqué pour les besoins mondiaux plus de la moitié des installations de fusion à induction sous vide de grandes dimensions (3 tonnes ou plus). Notre société perpétue la tradition de notre maison mère, Inductotherm, leader sur le marché des fours à inductions, en vous proposant des installations innovantes afin de répondre aux différents défis de nos clients. L’étude des installations VIM de haut rendement CONSARC permet d’atteindre, voire de dépasser l’objectif de nos clients.

Fours fonctionant en semi-continu ou en non-continu

Nos ingénieurs concoivent et assemblent des installations compatibles avec vos process, vos alliages, vos spécifications et le niveau de production à atteindre. Ces exigences peuvent parfois entraîner la mise en place de plusieurs enceintes sous vide pour des opérations en semi-continu, voire des fours plus simples avec une seule enceinte en fonction de la productivité souhaitée.

Applications

Les fours VIM CONSARC sont principalement utilisés dans le cadre de la production de grand lingots ( électodes). La production peut alors être réutilisée dans le cadre d’un process de refusion ou pour produire des lopins ( barreau d’alliage mère) en vue d’une coulée de précision sous vide.

Fiabilité

Tous les fours FIV Consarc offrent un bon rendement, sont faciles à utiliser et ont été conçus pour fonctionner de façon fiable et constante tout en assurant un niveau de productivité maximal. Ce sont des unités robustes qui offriront un rendement optimal même dans des environnements industriels exigeants.

Entretien, nettoyage et productivité

Les fours de fusion à induction sous vide Consarc ont été spécialement conçus pour fonctionner dans un environnement difficile généré par le procédé VIM lui même. L’un des aspects essentiels de ce procédé est la présence de gaz volatiles et une contamination de particules métalliques. Les vapeurs métalliques ainsi créées pendant la phase de raffinage, donnent lieu à des environnements dangereux et poussiéreux à l’intérieur de la chambre de fusion.

Consarc garantit que les fours VIM et l’enceinte sous vide de fusion sont correctement dimensionnés pour fonctionner convenablement dans des environnements poussiéreux. Ils peuvent également être soumis à plusieurs cycles de fusion consécutifs sans qu’il soit nécessaire de les nettoyer complètement entre chaque fusion. Le four VIM offre un haut niveau de productivité par sa conception simple. Les différentes chambres sous vide et la plateforme qui l’entourent ont été conçues pour que les opérations de nettoyage soient aussi simples et sûres que possible pour les opérateurs munis d’appareils et du matériel de sécurité adéquats.

Conception du système de mise sous vide

Les systèmes de pompage sous vide ont été conçus pour offrir un rendement à vide optimal pour satisfaire aux exigences du procédé. Ces systèmes de pompage ont été conçus avec des pompes à pallettes, des pompes sèches, des pompes Roots, des pompes boosters d’appoint ou encore des pompes à diffusion d’huile. Les systèmes éjecteurs à vapeur peuvent également être utilisés sur des systèmes plus grands.

Manutention et systèmes de chargement

Nos fours fusion à induction sous vide offrent une ample gamme de systèmes de manutention d'équipements pour le chargement (chargeuse verticale avec godets et chargeuse horizontale avec vibrants), le prélèvement des échantillons, les mouvements du moule, la manipulation du panier de coulée et le remplacement rapide des unités de fusion à induction avec leurs réfractaires.

Source de puissance électrique

Nos fours sont alimentés par des onduleurs utilisant des semi-conducteurs de marque Inductotherm. L’énergie est conduite à travers la chambre par le biais d’un traversée étanche à travers la parois jusqu’à la bobine de fusion. Un système de déconnection et changement rapide permet de changer l’ensemble four de fusion à chaud ce qui permet de raccourcir les temps de production et d’augmenter la productivité.

Vanne d’obturation

Consarc conçoit et fabrique également sa propre gamme de vannes d’obturation refroidies par eau permettant l’isolation et le maintien sous vide dans la chambre même pour les installations de fortes capacités.

Insertion du chenal de coulée préchauffé

Un système d’introduction à chaud du chenal de coulée est fourni dans la plupart des installations de grandes dimensions. Le procédé d’insertion permet d’introduire un chenal de coulée chaud sans casser le vide dans l’enceinte de fusion, ce qui a pour effet d’améliorer la qualité du produit. Le chenal de coulée est un panier en céramique préformée qui comprend une série de chicanes, déversoirs et filtres avec une quenouillle de coulée sur l’une des extrémités. Le métal est versé depuis le chenal de coulée, les scories et éventuelles inclusions sont filtrées, ce qui garantit que le métal coulé arrive propre sur la busette et que la coulée dans les moules soit homogène.

Commandes

Les commandes PLC et PC SADA sont intégrées aux fours de fusion à induction sous vide pour surveiller et contrôler avec précision le procédé de fusion et obtenir des données complètes sur les paramètres du procédé de fusion.